Question

【題目】煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時(shí)對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應(yīng)溫度323K，NaClO2溶液濃度為5×10-3molL-1。反應(yīng)一段時(shí)間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。

離子	SO	SO	NO	NO	Cl-
c/(molL-1)	8.35×10-4	6.87×10-6	1.5×10-4	1.2×10-5	3.4×10-3

①寫出NaClO2溶液脫硝過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式___。增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率___(填“提高”、“不變”或“降低”)。

②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸___ (填“增大”、“不變”或“減小”)。

③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，脫硫反應(yīng)速率脫硝反應(yīng)速率___ (填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是___。

(2)在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。

①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均___ (填“增大”、“不變”或“減小”)。

②反應(yīng)ClO+2SO=2SO+Cl-的平衡常數(shù)K表達(dá)式為___。

(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。從化學(xué)平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點(diǎn)是___。

Answer 1

【答案】4NO+3ClO+4OH-=4NO+2H2O+3Cl- 提高 減小 大于 NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高 減小 形成CaSO4沉淀，反應(yīng)平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)，SO2轉(zhuǎn)化率提高

【解析】

(1)①NO、ClO2-在堿性條件下反應(yīng)生成NO、Cl-，N元素化合價(jià)由+2價(jià)變?yōu)?/span>+5價(jià)、Cl元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?/span>-1價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒及電荷守恒配平方程式為4NO+3ClO+4OH-=4NO+2H2O+3Cl-；該反應(yīng)前后氣體體積減小，則增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率提高；

②根據(jù)脫硝反應(yīng)方程式，以及可知，隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，氫氧根不斷被消耗，溶液的pH減小，；

③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同時(shí)間內(nèi)硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率；SO2較NO易溶于水，化學(xué)反應(yīng)速率還與活化能有關(guān)，活化能越大化學(xué)反應(yīng)速率越低，所以除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高造成脫硝速率較慢；

(2)①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，SO2和NO的平衡分壓pc增大，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均減��；

②反應(yīng)ClO+2SO=2SO+Cl-的平衡常數(shù)；

(3)如果采用Ca(ClO)2替代NaClO2，生成硫酸鈣沉淀，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以Ca(ClO)2效果比次氯酸鈉的效果好。