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）在鼓泡反应器中通入含有含有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	SO	SO	NO	NO	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___________。

（2）在不同温度下，NaClO₂溶液脱硫、脱硝的反 应中，在反应ClO+2SO==2SO+Cl⁻的平衡常数K表达式为__________。

（3）如果采用NaClO、Ca(ClO)₂替代NaClO₂，也能得到较好的烟气脱硫效果。已知下列反应：

SO₂(g)+2OH⁻(aq)==SO(aq)+H₂O(l)ΔH₁

ClO⁻(aq)+SO(aq)==SO(aq)+Cl⁻(aq)ΔH₂

CaSO₄(s)==Ca²⁺（aq）+SO（aq）ΔH₃

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

Answer

（1）①4OH—＋3ClO＋4NO＝4NO＋3Cl－＋2H2O提高；②减小（2分）；③大于（2分）；NO溶解度较低或脱硝化反应的活化能较高（2分）

（2） （2分）（3）△H1＋△H2－△H3（2分）

【解析】

试题分析：（1）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。

（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则根据反应ClO2−+2SO32−＝2SO42−+Cl−写出反应的平衡常数K表达式为K＝。

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

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

③.CaSO4(s)==Ca2+(aq)+SO42−(aq)ΔH3

根据盖斯定律知①＋②－③可得反应

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