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）不同温度下，NaClO₂溶液脱硫、脱硝反应中，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，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或SO2的溶解度大于NO

（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，分析题给数据知NaClO2溶液脱硝过程中主要生产硝酸根和氯离子，利用化合价升降法结合原子守恒和电荷守恒配平，该反应的离子方程式为2OH-＋3ClO2－＋4NO==4NO3－＋3Cl－＋2H2O；该反应正反应是气体体积减小的，则增加压强，平衡正向移动，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逐渐减小。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NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高或SO2的溶解度大于NO或二氧化硫的还原性强，易被氧化。

（3）①由图像知，随着温度的升高，O2和NO的平衡分压的负对数逐渐减小，O2和NO的平衡分压逐渐增大，平衡逆向移动，脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。②根据反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−写出反应的平衡常数K表达式为。

（4）①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是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，SO2转化率提高；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，根据盖斯定律知a＋b－c得反应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