Question

火力发电厂在发电过程中会释放大量的
SO₂，CO，NO而造成污染，对燃煤烟气进行脱硫、脱碳、脱硝等处理，以实现绿色环保、废物利用的目的．
（1）脱硫．
①用采用活性炭吸附含SO₂废气，2SO₂+O_2?2SO₃
某研究小组研究燃煤烟气流速、温度、水蒸气含量等因素对SO₂吸收效率的影响，实验结果如左图所示．
A 水蒸气含量10%，燃煤烟气流速0.01L/s
B 水蒸气含量5%，燃煤烟气流速0.01L/s
C水蒸气含量5%，燃煤烟气流速0.025L/s
根据左图所示，要提高燃煤烟气中SO₂的吸收效率，烟气流速应选择

 

L/s，温度应选择

 

（填“高温”或“低温”），应该

 

水蒸气含量（填“提高”或“降低”）
②用惰性电极电解SO₂水溶液：H₂SO₃

通电  .

O₂↑+S↓+H₂O
装置如右图所示，S单质将在

 

极得到（填“a”或“b”）
该电极的电极反应式

 

不考虑溶液体积的变化，电解槽右池的pH将

 

（填“上升”、“降低”或“不变”）

物质	CO	H2O	HCOOH
浓度/mol?L-1	0.5	1.5	0.5

（2）脱碳．将CO转化为甲酸HCOOH的反应为CO（g）+H₂O（g）?HCOOH （g），某温度下的平衡常数为1.5．此温度下，密闭容器中加入CO（g）与H₂O（g），某时刻测得各组分的浓度如右表：
反应的平衡常数表达式

 

；比较此时正、逆反应速率的大小：v_正

 

 v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．到达平衡时H₂O的平衡转化率为

 

．
（3）脱硝．①烟气联合脱硝脱硫，可以有效提高可以显著提高SO₂吸收效率，其主要原因在于NO对2SO₂+O_2?2SO₃起催化作用，试用化学方程式表示该过程（提示：催化剂参与反应，但是质量和化学性质在反应前后都没有改变）

 

、

 

（不必配平）
②可以利用烟气中CO作为还原剂，催化还原NO，同步脱硝脱碳，
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1；N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=182.6kJ?mol^-1
NO与CO反应得到无污染产物的热化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,热化学方程式,化学平衡建立的过程,化学平衡常数的含义

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①从图象分析，烟速流量越大，二氧化硫吸收率越低，温度越高，吸收率越低，水蒸气含量越大，吸收率越高，据此分析；
②依据电池反应阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气的反应，b为阳极，a为阴极，亚硫酸在阴极被还原为硫单质；用总反应方程式减去阳极反应式可得阴极反应式；
（2）化学平衡常数表达式K=

生成物浓度的幂次方乘积

反应物浓度的幂次方乘积

，不列入固态和纯液体物质；Qc＜K时反应正向进行，反之逆向进行；平衡转化率利用三段式法计算；
（3）①NO做催化剂参与反应，首先被氧化为NO₂，NO₂在氧化SO₂成SO₃；
②利用盖斯定律解答．

解答： 解：（1）①从图象分析，烟速流量越大，二氧化硫吸收率越低，温度越高，吸收率越低，水蒸气含量越大，吸收率越高，所以选择：烟速流量小、温度低、水蒸气含量高的环境，故答案为：0.01；低温；提高；
②依据电池反应阳极上是氢氧根离子失电子生成氧气的反应，电极反应式为：4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑b为阳极，a为阴极，亚硫酸在阴极被还原为硫单质；用总反应方程式减去阳极反应式可得阴极反应式为：4e-+H₂O+H₂SO₃=S↓+4OH^-，右池pH升高，故答案为：a；4e-+H₂O+H₂SO₃=S↓+4OH^-；上升；
（2）反应CO（g）+H₂O（g）?HCOOH （g）的平衡常数表达式为K=

c(HCOOH)

c(CO)?c(H2O)

；
Qc=0.50.5×1.5=0.67＜K=1.5，反应正向进行，v（正）＞v（逆）；
               CO（g）+H₂O（g）?HCOOH （g）
反应前（mol/L） 0.5    1.5       0.5
反应了（mol/L）  x      x         x
平衡后（mol/L）0.5-x  1.5-x     0.5+x
K=

0.5+x

(0.5-x)?(1.5-x)

=1.5，解得：x=0.25mol/L，加入水蒸气的浓度为：（1.5+0.5）mol/L=2.0mol/L，反应的水蒸气浓度为：0.25mol/L+0.5mol/L=0.75mol/L，所以水蒸气的平衡转化率为：

0.75mol/L

2mol/L

×100%=37.5%，
故答案为：K=

c(HCOOH)

c(CO)?c(H2O)

；v（正）＞v（逆）；37.5%；
（3）①NO做催化剂参与反应，首先被氧化为NO₂，NO₂在氧化SO₂成SO₃，化学方程式为2NO+O₂=2NO₂，NO₂+SO₂=SO₃+NO，
故答案为：2NO+O₂=2NO₂；NO₂+SO₂=SO₃+NO；
②已知①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1；②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=182.6kJ?mol^-1
据盖斯定律，①×2-②得：2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△=-748.6KJ/mol，
故答案为：2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△=-748.6KJ/mol．

点评：本题考查了影响化学平衡移动的条件、电解原理、化学平衡常数及浓度熵、热化学方程式书写，考查全面，有一定难度．