Question

12．煙氣（主要污染物SO₂、NO_x）經(jīng)O₃預(yù)處理后用CaSO₃水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO₂、NO_x的含量．O₃氧化煙氣中SO₂、NO_x的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式及室溫下的平衡常數(shù)如下：
NO+O₃═NO₂+O₂K₁=5.76×10³⁴
SO₂+O₃═SO₃+O₂K₂=1.06×10⁴¹
SO₂+NO₂═SO₃+NO   K₃=1.84×10⁶
（1）已知：
O₃（g）$\stackrel{604，.3kJ•mol-1}{→}$3O（g）
NO（g）$\stackrel{631.4kJ•mol-1}{→}$N（g）+O（g）
NO₂（g）$\stackrel{937.5kJ•mol-1}{→}$N（g）+2O（g）
則反應(yīng)3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）的△H=-314kJ•mol．
（2）室溫下，固定進(jìn)入反應(yīng)器的NO、SO₂的物質(zhì)的量，改變加入O₃的物質(zhì)的量，反應(yīng)相同時間后體系中n（NO）、n（NO₂）和n（SO₂）隨反應(yīng)前n（O₃）：n（NO）的變化見圖．
①當(dāng)n（O₃）：n（NO）＞1時，反應(yīng)后NO₂的物質(zhì)的量減少，其原因是O₃將NO₂氧化為更高價態(tài)氮氧化物；
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反應(yīng)幾乎不受影響，其可能原因是SO₂與O₃的反應(yīng)速率慢；
③為了增加SO₂的轉(zhuǎn)化效率可以采取的措施是使用催化劑（或升溫、加壓等），．
（3）當(dāng)用CaSO₃水懸浮液吸收經(jīng)O₃預(yù)處理的煙氣時，清液（pH約為8）中SO₃^2-將NO₂轉(zhuǎn)化為NO₂^-，其離子方程式為SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O．
（4）CaSO₃水懸浮液中加入濃Na₂SO₄溶液，能提高NO₂的吸收速率，其主要原因是CaSO₃轉(zhuǎn)化為CaSO₄使溶液中SO₃^2-的濃度增大，加快SO₃^2-與NO₂的反應(yīng)速率．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱等于反應(yīng)物斷開化學(xué)鍵吸收的熱量與形成化學(xué)鍵放出的能量的代數(shù)和；
（2）①臭氧具有強(qiáng)氧化性，能氧化生成的NO₂；
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反應(yīng)幾乎不受影響，說明濃度對反應(yīng)速率影響較小，可能是其反應(yīng)速率較慢；
③增加SO₂的轉(zhuǎn)化效率可以采取的措施是加快反應(yīng)速率使平衡正向移動，所以可以使用催化劑（或升溫、加壓等）；
（3）溶液pH約為8，說明溶液呈堿性，SO₃^2-將NO₂轉(zhuǎn)化為NO₂^-，同時SO₃^2-被氧化生成SO₄^2-，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫離子方程式；
（4）根據(jù)CaSO₃+SO₄^2-=CaSO₄+SO₃^2-知，加入硫酸鈉導(dǎo)致亞硫酸根離子濃度增大，濃度越大反應(yīng)速率越大．

解答 解：（1）反應(yīng)3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）的△H=604.3kj/mol+3×631.4kj/mol-3×937.5kj/mol=-314kj/mol，故答案為：-314；
（2）①當(dāng)n（O₃）：n（NO）＞1時，臭氧過量，臭氧具有強(qiáng)氧化性，能將反應(yīng)后NO₂氧化為更高價氮氧化物，導(dǎo)致二氧化氮減少，故答案為：O₃將NO₂氧化為更高價態(tài)氮氧化物；
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反應(yīng)幾乎不受影響，說明濃度對反應(yīng)速率影響較小，可能是其反應(yīng)速率較慢，故答案為：SO₂與O₃的反應(yīng)速率慢；
③增加SO₂的轉(zhuǎn)化效率可以采取的措施是加快反應(yīng)速率使平衡正向移動，所以可以使用催化劑（或升溫、加壓等），故答案為：使用催化劑（或升溫、加壓等）； 
（3）溶液pH約為8，說明溶液呈堿性，SO₃^2-將NO₂轉(zhuǎn)化為NO₂^-，同時SO₃^2-被氧化生成SO₄^2-，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫離子方程式為SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O，故答案為：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
（4）根據(jù)CaSO₃+SO₄^2-=CaSO₄+SO₃^2-知，加入硫酸鈉導(dǎo)致c（SO₃^2-）增大，濃度越大反應(yīng)速率越大，所以加快反應(yīng)速率，提高NO₂的吸收速率，故答案為：CaSO₃轉(zhuǎn)化為CaSO₄使溶液中SO₃^2-的濃度增大，加快SO₃^2-與NO₂的反應(yīng)速率．

點評 本題為2015年江蘇省高考題，反應(yīng)速率影響因素、氧化還原反應(yīng)離子方程式的書寫、蓋斯定律等知識點，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，知道常見物質(zhì)的性質(zhì)、離子方程式書寫規(guī)則，題目難度中等．