Question

雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。

（1）NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图1所示：

①由图1可知SCR技术中的氧化剂为：              。

②图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为：                      。

③用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同c(NO₂)/c(NO)对应的脱氮率如图3所示，脱氮效果最佳的c(NO₂)/c(NO)＝         。已知生成1 mol N₂反应放出的热量为Q kJ，此时对应的脱氮反应的热化学方程式为                             。

（2）利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO₂的常见方法，先将含SO₂的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，具体步骤如下：

SO₂(g)＋H₂O(l)⇌H₂SO₃(l)⇌H^＋(aq)＋HSO (aq) Ⅰ

HSO (aq) ⇌H^＋(aq)＋SO (aq)  Ⅱ

Ca(OH)₂(s) ⇌Ca^2＋(aq)＋2OH^－(aq)  Ⅲ

Ca^2＋(aq)＋SO (aq) ⇌CaSO₃(s)  Ⅳ

④步骤Ⅱ的平衡常数K的表达式为                     。

⑤该温度下，测定吸收后液体中c(Ca^2＋)一直保持为0.70 mol/L，已知K_sp(CaSO₃)＝1.4×10^－7，试计算吸收后溶液中的SO的浓度。(写出计算过程)

Answer

（1）①NO、NO2

②Mn、200－250℃或范围内间任意温度

③1∶1；2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－2QkJ/mol

（2）④K＝

⑤c(SO32-)＝＝mol/L＝2×10－7 mol/L

【解析】

试题分析：（1）①根据反应前后元素化合价变化可知，氨气中氮元素的化合价从－3价升高到0价，失去电子被氧化做还原剂；氮氧化合中氮元素的化合价降低，得到电子被还原做氧化剂，因此氧化剂是NO、NO2。

故答案为：NO、NO2；

②根据图像可知，两种催化剂的脱氮率几乎是相同的，但Mn所在曲线的温度低，所以由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为Mn和200～250℃或范围内间任意温度。

故答案为：Mn、200－250℃或范围内间任意温度；

③根据图像可知c(NO2)/c(NO)＝1∶1时脱氮率最高，由于每生成1 mol N2反应放出的热量为Q kJ，所以此时对应的脱氮反应的热化学方程式为2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－2Q kJ/mol。

故答案为：1∶1；2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－2QkJ/mol；

（2）④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，所以根据化学方程式可知，该反应的平衡常数表达式K＝。

⑤根据亚硫酸钙的溶度积常数表达式Ksp(CaSO3)＝c(Ca2＋)·c(SO32-)可知，c(SO32-)＝

＝mol/L＝2×10－7 mol/L。

考点：考查氧化还原反应实质；化学平衡常数的计算；溶解平衡的有关计算

【名师点睛】高中化学中，我们除了学习了化学反应平衡以外，还学习了水溶液中的电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡。溶液中的这三大平衡和普通的化学反应平衡一样，都适用勒夏特列原理，所有关于平衡的原理、规律、计算都是相通的，在学习过程中，不可将他们割裂开来。 勒夏特列原理（又称平衡移动原理）的内容是：改变影响平衡的一个因素，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。关键词“减弱”有两层含义，（1）平衡移动方向：与改变条件相反的方向；（2）平衡移动程度：不能抵消这种改变。它定性揭示了化学平衡与外界条件的关系，在帮助中学生判断平衡移动方向，分析平衡移动后浓度、体积百分含量、转化率变化等方面非常方便实用。而且“勒夏特列原理有广泛适用性，可用于研究所有的化学动态平衡，如沉淀溶解平衡、电离平衡、盐类水解平衡等，所以它是一个很重要的基本规律。另外注意平衡常数只是温度的函数，温度不变，K值不变。