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對煙氣進行脫硫、脫硝。回答下列問題：

（1） NaClO2的化學名稱為____________。

（2）在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣，反應溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol·L1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結果如下表。

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

①寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式 。增加壓強，NO的轉化率________________（填“提高”、“不變”或“降低”）。

②隨著吸收反應的進行，吸收劑溶液的pH逐漸___________（填“增大”“不變”或“減小”）。

③由實驗結果可知，脫硫反應速率___________脫硝反應速率（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___________。

（3）不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝反應中，SO2和NO的平衡分壓Pe如圖所示。

①由圖分析可知，反應溫度升高，脫硫、脫硝反應的平衡常數均____________（填“增大”、“不變”或“減小”）。

②反應ClO2+2SO32===2SO42+Cl的平衡常數K表達式為___________。

（4）如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。

①從化學平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優點是_______。

②已知下列反應：

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

則反應SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO(aq) +2OH(aq) ="==" CaSO4(s) +H2O(l) +Cl(aq)的ΔH= _。

Answer 1

【答案】（1）亞氯酸鈉；

（2）①4OH-＋3ClO2－＋4NO===4NO3－＋3Cl－＋2H2O；提高；②減小；③大于；NO溶解度較低或脫硝反應活化能較高或SO2的溶解度大于NO

（3）①減小；②

（4）①形成CaSO4沉淀，反應平衡向產物方向移動，SO2轉化率提高；②△H1＋△H2－△H3

【解析】試題分析：（1）NaClO2的化學名稱為亞氯酸鈉。

（2）①亞氯酸鈉具有氧化性，分析題給數據知NaClO2溶液脫硝過程中主要生產硝酸根和氯離子，利用化合價升降法結合原子守恒和電荷守恒配平，該反應的離子方程式為2OH-＋3ClO2－＋4NO==4NO3－＋3Cl－＋2H2O；該反應正反應是氣體體積減小的，則增加壓強，平衡正向移動，NO的轉化率提高。②根據反應的方程式2H2O＋ClO2－＋2SO2==2SO42-＋Cl－＋4H＋、2H2O＋3ClO2－＋4NO==4NO3－＋3Cl－＋4H＋可知隨著吸收反應的進行氫離子濃度增大，吸收劑溶液的pH逐漸減小。③由實驗結果可知，在相同時間內硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應速率大于脫硝反應速率。原因是除了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活化能較高或SO2的溶解度大于NO或二氧化硫的還原性強，易被氧化。

（3）①由圖像知，隨著溫度的升高，O2和NO的平衡分壓的負對數逐漸減小，O2和NO的平衡分壓逐漸增大，平衡逆向移動，脫硫、脫硝反應的平衡常數均減小。②根據反應ClO2+2SO32===2SO42+Cl寫出反應的平衡常數K表達式為。

（4）①從化學平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優點是由于生成的硫酸鈣微溶，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應方向進行，SO2轉化率提高；②已知：a.SO2(g)+2OH(aq) ===SO32(aq)+H2O(l) ΔH1；b.ClO(aq)+SO32(aq) ===SO42(aq)+Cl(aq) ΔH2；c.CaSO4(s) ===Ca2+(aq)+SO42(aq) ΔH3，根據蓋斯定律知a＋b－c得反應SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO(aq) +2OH(aq) ="==" CaSO4(s) +H2O(l) +Cl(aq)的ΔH=△H1＋△H2－△H3。