Question

【题目】雾霾严重危害人类健康和生态环境，开发稳定高效的脱硫脱硝工艺是当前国内外研究的热点。

(1)天然气中含有的微量 H2S 会腐蚀管道和设备，可在 1200℃下进行脱硫处理，H2S 会被氧气氧化为SO2，并产生水蒸气。

化学键	H-S	O=O	H-O	SO2 中共价键
键能/(kJmol-1)	339	498	464	1083

请写出该反应的热化学方程式：______。

(2)利用 NaClO2/H2O2 酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝，将 NO、SO2 氧化为硝酸和硫酸而除去。在温度一定时，n(H2O2)/n(NaClO2)、溶液 pH 对脱硫脱硝的影响如图所示：

①从图 a 和图 b 中可知脱硫脱硝最佳 n(H2O2)/n(NaClO2)是_______、最佳 pH 是______。

②图 b 中 SO2 的去除率随 pH 的增大而增大，而 NO 的去除率在 pH>5.5 时反而减小，请解释 NO 去除率减小的可能原因是______。

(3)臭氧也是理想的烟气脱硝剂，其脱硝的反应之一为 2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，不同温度下，在体积为 1L 的甲、乙两个恒容密闭容器中均充入 l mol O3 和 2 mol NO2，相关信息如图所示，请回答下列问题：

①0~15min 内乙容器中反应的平均速率：v(NO2) =______。(保留 2 位有效数字)

②下列措施能提高容器乙中 NO2 转化率的是________(填字母标号)

A.向容器中充入氦气，增大容器的压强

B.升高容器的温度

C.向容器中再充人一定量的 NO2

D.向容器中再充入 l mol O3 和 2 mol NO2

③甲容器的初始压强为 p0，计算该反应的平衡常数 Kp=______。(分压=总压×物质的量分数)

(4)过二硫酸钾(K2S2O8)可作为燃煤锅炉脱硝的氧化剂。实验室通过电解饱和 KHSO4 溶液制备 K2S2O8。电解装置如图所示：

①电极 B 为______极(“阳”或“阴”)。

②在常温下，电解液中的含硫微粒的主要存在形式与 pH 的关系如图所示，将电极 A 区域的 pH 控制在 0~2 之间进行电解，则电极 A 的电极反应方程式为______。

Answer 1

【答案】2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H= -1172 kJmol-1 6:1 5.5~6.0 之间的任意值均可 pH>5.5 以后，随着 pH 增大，NO 的还原性降低；或 H2O2 和 NaClO2 氧化性减弱，不能将 NO 氧化为硝酸 0.053 mol·L-1·min-1 D 1.5/p0 阴 2HSO4--2e-=2S2O82-+2H+

【解析】

(1)H2S与O2的反应的方程式为2H2S+3O2=2SO2+2H2O，△H =反应物键能-生成物键能=4×339 kJmol-1+3×498 kJmol-1-(2×1083 kJmol-1+4×464 kJmol-1)=-1172 kJmol-1，所以热化学反应方程式为2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) △H= -1172 kJmol-1；

(2)①从图a和图b中可知，=6：1，pH在5.5～6.0时NO、SO2的去除率最高，故脱硫、脱硝的最佳条件是=6：1，pH在5.5～6.0之间；
②图b中SO2的去除率随pH的增大而增大，pH＞5.5后，随着pH增大，NO的还原性降低(或NaClO2和H2O2氧化性减弱)，NO不能被氧化成硝酸，故NO的去除率在pH＞5.5时反而减小；

(3)①据图可知15min时容器中c(N2O5)=0.4mol/L，容器体积为1L，则初始时c(O3)=1mol/L，c(NO2)=2mol/L，列三段式：

所以v(NO2)== 0.053 mol·L-1·min-1；

②提高容器乙中NO2转化率，即采取措施使反应2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)向右进行的程度更大，温度甲＜乙，平衡时正向程度甲＞乙，表明正反应为放热反应，反应为气体分子数减少的反应，增大压强有利于反应正向进行，据此逐项分析，
A．恒容容器充入He，He不参与反应，充入He不改变气体各组分分压，不影响化学平衡，因此不能提高NO2转化率，故A不选；
B．反应为放热反应，升高温度不利于反应正向进行，不能提高NO2转化率，故B不选；
C．向容器中再充入一定量的NO2会使O3转化率升高，自身转化率降低，故C不选；
D．向容器中再充入lmol O3和2mo NO2，由于是按化学计量比充入，相当于对原平衡加压，则有利于反应正向进行，NO2平衡转化率增大，故D可选；

③初始气体总物质的量为1mol+2mol=3mol，平衡时甲容器中c(N2O5)=0.5mol/L，列三段式：

容器体积为1L，则平衡时气体总物质的量为1mol+0.5mol+0.5mol+0.5mol=2.5mol，则此时容器内压强为；则p(NO2)=， p(O3)=p(N2O5)=p(O2)=，所以Kp=；

(4)①K2S2O8中含有化合价为-1价的氧原子，所以KHSO4→K2S2O8发生氧化反应，则电极A为电解池的阳极，电极B为阴极；

②据图可知pH在 0~2 之间时HSO4-并未电离，产物应为S2O82-，电极A为阴极得电子发生还原反应，所以电极方程式为2HSO4--2e-=2S2O82-+2H+。