Question

煤燃烧的烟气中含有SO₂和NO，直接排放会形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝具有重要意义。

（1）选择性催化还原技术是目前成熟的烟气脱硝技术，即在金属催化剂作用下，用还原剂（如NH₃）选择性地与NO反应生成N₂和H₂O。

①已知：4NH₃(g) + 5O₂(g) 4NO(g) + 6H₂O(g)    ΔH = -905.5kJ/mol

N₂(g) + O₂(g) 2NO(g)              ΔH =+180 kJ/mol

则该方法中主要反应的热化学方程式是（请补充完整）：

4NH₃(g) + 4NO(g) + O₂(g) 4N₂(g) + 6H₂O(g)    ΔH =_________

②该方法控制反应温度在315~400℃之间，反应不宜过低也不能过高的原因是_________。

③氨氮比[n(NH₃)/n(NO)]的大小会影响该方法的脱硝率。350℃时，只改变NH₃的投放量，反应物X的转化率与氨氮比的关系如右图，则X是_____（填化学式）。氨氮比由0.5增加到1.0时，脱硝主要反应的平衡将向____________方向移动。当氨氮比大于1.0时，烟气中NO浓度反而增大，主要原因是___________。

（2）将烟气中的SO₂、NO经O₃处理后，再用CaSO₃悬浊液吸收，可脱硫、脱硝。

已知：O₃氧化烟气中SO₂、NO的主要反应为：

NO + O₃NO₂ + O₂； 2NO + O₂ 2NO₂； SO₂+ O₃SO₃ + O₂

用CaSO₃悬浊液（pH=8）吸收经O₃处理后的烟气时，NO₂转化为NO₂^-，离子方程式为

_____________。

② 在CaSO₃悬浊液中加入Na₂SO₄溶液可提高NO₂的吸收速率，请结合化学原理进行解释___________________________。

③烟气经处理后最终得到含Na⁺、NO₂^－、SO₄^2－的吸收液。t℃时，向吸收液中加入AgNO₃溶液至SO₄^2－恰好完全沉淀（即SO₄^2－浓度等于1.0×10^-5 mol·L^-1）时，c(NO₂^－)=_______mol/L。[t℃时，AgNO₂（亚硝酸银）的 Ksp= 9.0×10^-4、Ag₂SO₄的Ksp=4.0×10^-5。]

Answer

－1625.5kJ/mol 温度过低，反应速率小（或温度过低，催化剂活性降低）；温度过高，使脱硝主要反应的平衡向逆反应方向移动，脱硝率降低。 NH3 正反应 过量氨气与氧气反应生成NO CaSO3＋2NO2＋2OH－CaSO4＋2NO2－＋H2O CaSO3（s）+ SO42－(aq)CaSO4(s) + SO32－(aq)，CaSO3转化为CaSO4，使溶液中SO32－浓度增大，加快SO32－与NO2的反应速率。 4.5×10－4

【解析】试题分析：（1）①根据盖斯定律计算4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g)的ΔH；②根据平衡移动、反应速率选择反应条件；③增加一种反应物，平衡正向移动；增大氨气的浓度平衡将向正方向移动；当氨氮比大于1.0时，氨气过量，过量氨气与氧气发生4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)反应；（2）

用CaSO3悬浊液（pH=8）吸收经O3处理后的烟气时，NO2转化为NO2-，N元素化合价降低被还原，CaSO3被氧化为CaSO4；

② 在CaSO3悬浊液中加入Na2SO4溶液，CaSO3转化为CaSO4，使溶液中SO32－浓度增大。

③t℃时，根据Ag2SO4的Ksp=4.0×10-5可计算SO42－恰好完全沉淀时银离子浓度，再根据AgNO2的 Ksp计算c(NO2－)；

解析：（1）①根据盖斯定律

① 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH = -905.5kJ/mol

② N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH =+180 kJ/mol

①－②×4得4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g)的ΔH=－1625.5kJ/mol；②温度过低，反应速率小（或温度过低，催化剂活性降低）；温度过高，使脱硝主要反应的平衡向逆反应方向移动，脱硝率降低，所以反应温度在315~400℃之间；③氨气转化率减小，所以应该增大氨气的投放；增大反应物的浓度平衡将向正方向移动；当氨氮比大于1.0时，氨气过量，过量氨气与氧气发生4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)反应，所以NO浓度增加；

（2）用CaSO3悬浊液（pH=8）吸收经O3处理后的烟气时，NO2转化为NO2-，N元素化合价降低被还原，CaSO3被氧化为CaSO4，离子方程式为CaSO3＋2NO2＋2OH－CaSO4＋2NO2－＋H2O ；

② 在CaSO3悬浊液中加入Na2SO4溶液，CaSO3（s）+ SO42－(aq)CaSO4(s) + SO32－(aq)，CaSO3转化为CaSO4，使溶液中SO32－浓度增大，加快SO32－与NO2的反应速率CaSO3转化为CaSO4，使溶液中SO32－浓度增大。

③t℃时，根据Ag2SO4的Ksp=4.0×10-5可计算SO42－恰好完全沉淀时银离子浓度，根据AgNO2的 Ksp，c(NO2－)= 4.5×10－4 。

点睛：增加一种反应物，平衡正向移动，增加物质的转化率降低，另一反应物的转化率增大。