Question

【題目】燃煤煙氣中含有大量SO2和NO。某科研小組研究臭氧氧化-堿吸收法同時脫除SO2和NO工藝，氧化過程反應原理及反應熱、浯化能數據如下：

反應I: NO(g)+O3(g) NO2(g)+ O2(g) △H1=-200.9kJ/mol' Ea1=3.2 kJ/mol.

反應Ⅱ：SO2(g))+ O3(g)SO3(g)+O2(g) △H2=-241.6kJ/mol Ea2= 58 kJ/mol

已知該體系中溫度80℃以上臭氧發生分解反應：2O3(g) 3O2(g) 請回答：

(1)已知反應I在低溫下自發進行，則該反應的熵變△S___________0(填“大于”或“小于”)。

(2)其它條件不變，每次向反應器中充入含1.0 mol NO、10 mol SO2的模擬煙氣和2.0 molO3，改變溫度，反應相同時間后體系中NO和SO2的轉化率如圖所示：

①由圖1可知相同溫度下NO的轉化率遠高于SO2，結合題中數據分析其可能原因_________。

②100℃、反應相同時間t時O3的分解率達10%，則體系中剩余O3的物質的量是______mol。

③下列說法正確的是_______。

A．P點一定為平衡狀態點

B．溫度高于200℃后，NO和SO2的轉化率隨溫度升高顯著下降、最后幾乎為零

C．其它條件不變，若縮小反應器的容積可提高NO和SO2的轉化率

D．臭氧氧化過程不能有效地脫除SO2，但后續步驟堿吸收可以有效脫硫

(3)150℃條件下，向反應器中充入含1molNO、1molSO2的模擬煙氣，在圖2中分別畫出NO和SO2的物質的量隨O3量的變化曲線。________

(4)工業上可以通過電解NO制備NH4NO3，原理如圖3所示。寫出電解過程陽極的電極反應式_______。

Answer 1

【答案】 小于 反應I的活化能小于反應II，相同條件下更易發生反應 0.765 ABCD NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+

【解析】 （1）反應I在低溫下自發進行，說明低溫時△H-T△S<0，已知反應I △H1<0,則說明低溫時△S<0，答案為：小于

（2）①由題中數據可知反應I的活化能Ea1=3.2 kJ/mo遠低于反應Ⅱ的活化能Ea2= 58 kJ/mol，相同條件下反應I更易發生反應。②100℃時，由圖像可知NO的轉化率為85%，SO2的轉化率30%，根據反應I: NO(g)+O3(g) NO2(g)+ O2(g)可得消耗的n1(O3)=0.85mol，根據反應Ⅱ：SO2(g))+ O3(g)SO3(g)+O2(g) 可得消耗的n2(O3)=0.3mol；根據反應2O3(g) 3O2(g)，100℃、反應相同時間t時O3的分解率達10%，可得消耗的n3(O3)=（2-0.85-0.3）0.085mol，所以體系中剩余O3的物質的量是2-0.85-0.3-0.085=0.765mol③A．P點以后隨溫度的升高，轉化率降低，說明平衡向逆反應方向移動，所以P點一定為平衡狀態點，A正確；B．由圖像可知，當溫度高于200℃后，NO和SO2的轉化率隨溫度升高顯著下降、最后幾乎為零，B正確；C.反應I和反應Ⅱ都是氣體分子數不變的反應，縮小反應器的容積，平衡不移動；2O3(g) 3O2(g)是氣體分子數增大的反應，縮小反應器的容積，平衡向左移動，O3的濃度增大，導致反應I和反應Ⅱ平衡向正反應方向移動， NO和SO2的轉化率提高，C正確。D．該反應為可逆反應，臭氧氧化過程脫除SO2不徹底，用堿可以吸收SO2，D正確。答案選ABCD。答案為：①反應I的活化能小于反應II，相同條件下更易發生反應；②0.765mol③ABCD

(3)隨著O3的增多，反應的NO和SO2的物質的量逐漸增多，剩余的NO和SO2的物質的量逐漸減少，變化曲線為：

(4) NO在陽極上被氧化，生成NO3-，電極反應為：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+答案為：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+