Question

【題目】煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，大量排放煙氣形成酸雨、污染大氣，因此對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝，對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。回答下列問題：

Ⅰ.利用CO脫硫

(1)工業(yè)生產(chǎn)可利用CO氣體從燃煤煙氣中脫硫，則25℃時(shí)CO從燃煤煙氣中脫硫的熱化學(xué)方程式2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(s)的焓變△H＝_____________。25℃，100kPa時(shí)，由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol純化合物時(shí)的反應(yīng)熱稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，已知一些物質(zhì)的“標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓”如下表所示：

物質(zhì)	CO(g)	CO2(g)	SO2(g)
標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓fHm(25℃)/kJmol-1	-110.5	-393.5	-296.8

(2)在模擬脫硫的實(shí)驗(yàn)中，向多個(gè)相同的體積恒為2L的密閉容器中分別通入2.2mol CO和1mol SO2氣體，在不同條件下進(jìn)行反應(yīng)，體系總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖所示。

①在實(shí)驗(yàn)b中，40 min達(dá)到平衡，則0～40 min用SO2表示的平均反應(yīng)速率v(SO2)＝_______。

②與實(shí)驗(yàn)a相比，實(shí)驗(yàn)b可能改變的條件為_______________，實(shí)驗(yàn)c可能改變的條件為_________________。

Ⅱ.利用NH3脫硝

(3)在一定條件下，用NH3消除NO污染的反應(yīng)原理為：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)△H＝－1807.98kJ·mol－1。在剛性容器中，NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為X、Y、Z(其中X<Y<Z)，在不同溫度條件下，得到NO脫除率(即NO轉(zhuǎn)化率)曲線如圖所示。

①NH3與NO的物質(zhì)的量之比為X時(shí)對(duì)應(yīng)的曲線為_____________(填“a”“b”或“c”)。

②各曲線中NO脫除率均先升高后降低的原因?yàn)?/span>__________。

③900℃條件下，設(shè)Z＝，初始?jí)簭?qiáng)p0，則4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)的平衡常數(shù)Kp＝_____________(列出計(jì)算式即可)。

Ⅲ.利用NaCIO2脫硫脫硝

(4)利用NaClO2的堿性溶液可吸收SO2和NO2(物質(zhì)的量之比為1:1)的混合氣體，自身轉(zhuǎn)化為NaCl，則反應(yīng)的離子方程式為________________。

Answer 1

【答案】-269.2kJ·mol-1 0.01mol·L-1·min-1 加入催化劑 升高溫度 c 溫度低于900℃時(shí)，反應(yīng)速率較慢，隨著溫度升高反應(yīng)速率加快，NO脫出率逐漸升高，溫度高于900℃，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)的ΔH<0，繼續(xù)升高溫度，平衡向左移動(dòng)，NO脫出率又下降 3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O

【解析】

(1)根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓”的定義可得：

再根據(jù)蓋斯定律2(反應(yīng)③-反應(yīng)①)-反應(yīng)③可得到2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(s)，則，CO脫硫反應(yīng)2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(s)的焓變，故答案為：-269.2kJ·mol-1；

(2)①結(jié)合題干信息，列三段式有：

則，解得x=0.8，則，故答案為0.010.01mol·L-1·min-1；

②與實(shí)驗(yàn)a相比，實(shí)驗(yàn)b達(dá)到的平衡狀態(tài)不變且所需時(shí)間縮短，改變的條件應(yīng)為加入了催化劑，與實(shí)驗(yàn)a相比，實(shí)驗(yàn)c達(dá)到平衡狀態(tài)改變且所需時(shí)間縮短，可能是增大壓強(qiáng)或升高溫度，聯(lián)系反應(yīng)特點(diǎn)，若是增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，向右反應(yīng)的程度應(yīng)增大，與圖像不符，若是升高溫度，平衡向左移動(dòng)，與圖像相符，故答案為：加入催化劑；升高溫度；

(3)①NH3和NO的物質(zhì)的量之比越大，NO的脫出率月啊，則相同溫度下，不同NH3、NO物質(zhì)的量之比對(duì)應(yīng)NO的脫出率：X<Y<Z，則X對(duì)應(yīng)曲線c，Y對(duì)應(yīng)曲線b，Z對(duì)應(yīng)曲線a，故答案為：c；

②NO的脫出率會(huì)受到速率、平衡移動(dòng)等因素的影響，溫度低于900℃時(shí)，反應(yīng)速率較慢，隨著溫度升高反應(yīng)速率加快，NO脫出率逐漸升高，溫度高于900℃，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)的ΔH<0，繼續(xù)升高溫度，平衡向左移動(dòng)，NO脫出率又下降，故答案為：溫度低于900℃時(shí)，反應(yīng)速率較慢，隨著溫度升高反應(yīng)速率加快，NO脫出率逐漸升高，溫度高于900℃，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)的ΔH<0，繼續(xù)升高溫度，平衡向左移動(dòng)，NO脫出率又下降；

③壓強(qiáng)為p0，根據(jù)曲線a上NH3與NO的物質(zhì)的量之比為，則NH3的分壓為0.4p0，NO的分壓為0.6p0，列三段式有：

則反應(yīng)的平衡常數(shù)，故答案為：；

(4)在堿性環(huán)境下，ClO2-氧化等物質(zhì)的量的SO2和NO2，ClO2-變?yōu)?/span>Cl-，SO2變?yōu)?/span>SO42-，NO2變?yōu)?/span>NO3-，利用氧化還原反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行配平，可得離子反應(yīng)方程式3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O，故答案為：3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O。