Question

(14分)烟气(主要污染物SO₂、NOx)经O₃预处理后用CaSO₃水悬浮液吸收，可减少烟气中SO₂、NOx的含量。O₃氧化烟气中SO₂、NOx的主要反应的热化学方程式为：

NO(g)＋O₃(g)=NO₂(g)＋O₂(g)  △H=－200．9kJ·mol^－1

NO(g)＋1/2O₂(g)=NO₂(g)  △H=－58．2kJ·mol^－1

SO₂(g)＋O₃(g)=SO₃(g)＋O₂(g) △H=－241．6kJ·mol^－1

（1）反应3NO(g)＋O₃(g)=3NO₂(g)的△H=_______mol·L^－1。

（2）室温下，固定进入反应器的NO、SO₂的物质的量，改变加入O₃的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO₂)和n(SO₂)随反应前n(O₃)：n(NO)的变化见右图。

①当n(O₃)：n(NO)>1时，反应后NO₂的物质的量减少，其原因是__________。

②增加n(O₃)，O₃氧化SO₂的反应几乎不受影响，其可能原因是   _________。

（3）当用CaSO₃水悬浮液吸收经O₃预处理的烟气时，清液(pH约为 8)中SO₃^2－将NO₂转化为NO₂^－，其离子方程式为：___________。

（4）CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液，达到平衡后溶液中c(SO₃^2－)=________[用c(SO₄^2－)、Ksp(CaSO₃)和Ksp(CaSO₄)表示]；CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液能提高NO₂的吸收速率，其主要原因是_________。

Answer

（1）－317.3；（2）①O3将NO2氧化成更高价氮氧化物；②SO2与O3的反应速率慢；（3）SO32－＋2NO2＋2OH－=SO42－＋2NO2－＋H2O；（4）Ksp(CaSO3)×c(SO42－)/Ksp(CaSO4)，CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32－的浓度增大，加快SO32－与NO2的反应速率。

【解析】（1） 前两式变形①＋②×2得出：3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g) △H=－200.9－58.2×2kJ·mol－1=－317.3kJ·mol－1；（2）①n(O3)：n(NO)>1，臭氧过量，NO2减少，可能利用O3的强氧化性，把NO2转化成更高价态；②增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，可能是此反应速率较慢；（3）pH约为8，说明溶液显碱性，配平氧化剂（产物）、还原剂（产物），根据原子个数守恒和所带电荷数守恒，配平其他，SO32－＋2NO2＋2OH－=SO42－＋2NO2－＋H2O；（4）溶液中Ca2＋、SO42－、SO32－，Ksp(CaSO4)=c(Ca2＋)×c(SO42－)，c(Ca2＋)=Ksp(CaSO4)/c(SO42－)，同理，c(SO32－)=Ksp(CaSO3)/c(Ca2＋)，推出c(SO32－)=Ksp(CaSO3)×c(SO42－)/Ksp(CaSO4)，利用反应向着更难溶方向进行，溶液中c(SO32－)的增加，加快反应速率，故提高NO2的吸收速率。

【考点定位】考查反应热的计算、氧化还原反应方程式的书写、溶度积的计算等知识