Question

【题目】煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：

（1）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×103mol·L1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表

离子	SO42	SO32	NO3	NO2	Cl
c/（mol·L1）	8.35×104	6.87×106	1.5×104	1.2×105	3.4×103

①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式____________。

②由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_____________。

（2）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pc如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均_______（填“增大”“不变”或“减小”）。

②反应ClO2+2SO32===2SO42+Cl的平衡常数K表达式为________________。

（3）如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。

①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是______________。

②已知下列反应：

SO2(g)+2OH (aq) =SO32 (aq)+H2O(l) ΔH1

ClO (aq)+SO32 (aq) =SO42 (aq)+Cl (aq) ΔH2

CaSO4(s) ===Ca2+（aq）+SO42（aq） ΔH3

则反应SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO (aq) +2OH (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)的ΔH=_______。

Answer 1

【答案】4OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O 大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 减小 K = 形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高 △H1＋△H2－△H3

【解析】

（1）①亚氯酸钠具有氧化性，会将NO氧化成NO3-，且NaClO2溶液呈碱性，据此分析作答；
②由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率．原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是二氧化硫的还原性强，易被氧化；
（2）①由图分析可知，根据反应3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分压的负对数随温度的升高而减小，则说明温度越高，NO的平衡分压越大，NO的含量越高，故升高温度，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小；

②化学平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，根据平衡常数的定义列出具体表达式；

（3）①如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，由于生成的硫酸钙微溶，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向进行；
②根据盖斯定律计算。

（1）①亚氯酸钠具有氧化性，且NaClO2溶液呈碱性，则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；正反应是体积减小的，则增加压强，NO的转化率提高，

故答案为：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；提高；

②由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高，

故答案为：大于；NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高；

（2）①由图分析可知，根据反应3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分压的负对数随温度的升高而减小，则说明温度越高，NO的平衡分压越大，NO的含量越高，故升高温度，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，故答案为：减小；

②反应ClO2+2SO32-===2SO42-+Cl的平衡常数K表达式为：K = ，

故答案为K = ；

（3）①如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，生成硫酸钙沉淀，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向进行，所以Ca(ClO)2效果好，

故答案为：形成CaSO4沉淀，降低硫酸根离子浓度，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高；

②SO2(g)+2OH (aq) =SO32 (aq)+H2O(l) ΔH1

ClO (aq)+SO32 (aq) =SO42 (aq)+Cl (aq) ΔH2

CaSO4(s) ===Ca2+（aq）+SO42（aq） ΔH3

则根据盖斯定律可知①+②③即得到反应SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO (aq) +2OH (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)，则△H1＋△H2－△H3，

故答案为：△H1＋△H2－△H3。