Question

煤燃烧排放的烟气含有SO₂和NO_x，形成酸雨、污染大气，采用NaClO₂溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：

（1） NaClO₂的化学名称为_______。

（2）在鼓泡反应器中通入含有含有SO₂和NO_x的烟气，反应温度为323 K，NaClO₂溶液浓度为5×10⁻³mol·L⁻¹ 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表》

离子	SO4^2^−	SO3^2^−	NO3^−	NO2^−	Cl^−
c/（mol·L^−^1）	8.35×10^−^4	6.87×10^−^6	1.5×10^−^4	1.2×10^−^5	3.4×10^−^3

①写出NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强，NO的转化率______（填“提高”“不变”或“降低”）。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______ （填“提高”“不变”或“降低”）。

③由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。

（3）在不同温度下，NaClO₂溶液脱硫、脱硝的反应中，SO₂和NO的平衡分压p_x如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”“不变”或“减小”）。

②反应ClO₂⁻+2SO₃²⁻===2SO₄²⁻+Cl⁻的平衡常数K表达式为___________。

（4）如果采用NaClO、Ca（ClO）₂替代NaClO₂，也能得到较好的烟气脱硫效果。

①从化学平衡原理分析，Ca（ClO）₂相比NaClO具有的有点是_______。

②已知下列反应：

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

则反应SO₂（g）+ Ca²⁺（aq）+ ClO⁻ （aq） +2OH⁻ （aq） === CaSO₄（s） +H₂O（l） +Cl⁻ （aq）的ΔH=______。

Answer

（1）亚氯酸钠；（2）①2OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O；提高 ②减小；

③大于；NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 （3）①减小；②

（4）①生成的硫酸钙微溶，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向进行②△H1＋△H2－△H3

【解析】

试题分析：（1） NaClO2的化学名称为亚氯酸钠；

（2）①亚氯酸钠具有氧化性，则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为2OH-＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋2H2O；；正反应是体积减小的，则增加压强，NO的转化率提高。

②根据反应的方程式2H2O＋ClO2－＋2SO2＝2SO42－＋Cl－＋4H＋、2H2O＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋4H＋可知随着吸收反应的进行氢离子浓度增大，吸收剂溶液的pH逐渐降低。

③由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是二氧化硫的还原性强，易被氧化。

（3）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压px如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，O2和NO的平衡分压负对数减小，这说明反应向逆反应方向进行，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。

②根据反应的方程式ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−可知平衡常数K表达式为。

（4）如果采用NaClO、Ca（ClO）2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。

①由于生成的硫酸钙微溶，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向进行，所以Ca（ClO）2效果好。

②已知：①SO2（g）+2OH− （aq） ===SO32− （aq）+H2O（l） ΔH1

②ClO− （aq）+SO32− （aq） ===SO42− （aq）+Cl− （aq） ΔH2

③CaSO4（s） ===Ca2+（aq）+SO42−（aq） ΔH3

则根据盖斯定律可知①＋②－③即得到反应SO2（g）+ Ca2+（aq）+ ClO− （aq） +2OH− （aq） === CaSO4（s） +H2O（l） +Cl− （aq）的ΔH=△H1＋△H2－△H3。

考点：考查氧化还原反应、盖斯定律、外界条件对反应速率和平衡状态的影响等