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SO₂和NO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“增大”“不变”或“减小”）。

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_e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具有的优点是_______。

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）①4OH-＋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形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高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4OH-＋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pe如图所示。

①由图分析可知，反应温度升高，SO2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。

①①形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高，所以Ca（ClO）2效果好。

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

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

【考点定位】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

【名师点睛】本题考查物质的名称、氧化还原反应方程式的书写、勒夏特列原理、图表数据和图像、盖斯定律等化学理论知识，体现了知识的运用能力。平时的学习中注意对选修4学习。依据题目中所给数据，再根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写离子反应方程式；化学平衡原理适用于任何化学平衡，如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。化学平衡常数：一定条件下达到化学平衡，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，只受温度的影响；盖斯定律是对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热效应是相同的。本题是综合性试题，难度适中。