Question

燃煤烟气脱除SO₂及NO_x对解决雾霾污染很重要，脱硫脱硝的方法很多，一种ClO₂气相氧化法反应机理和速率常数（K）如下:

脱硝:①NO(g)+ ClO₂(g)= NO₂(g)+ ClO(g)    △H₁ k₁=l.7×10¹¹mL·(mol·s)^-1

②NO(g)+ ClO(g)= NO₂(g)+Cl(g) △H₂ k₂=8.8×10¹² mL·(mol·s)^-1

脱硫：③SO₂(g)+ClO₂(g)=SO₃(g)+ClO(g) △H₃ k₃=2.1×10^-4 mL·(mol·s)^-1

④SO₂(g)+ClO(g)=SO₃(g)+ Cl(g) △H    ₄  k₄=6.9×10¹¹ mL·(mol·s)^-1

两过程中产生的Cl可与ClO₂进一步反应，如:

⑤C1(g)+ClO₂(g)=2ClO(g) △H₅

（1）同时脱硫脱硝反应NO(g)+SO₂(g)+2ClO₂(g)=NO₂(g)+SO₃(g)+ 2ClO(g)的反应热最简表达式△H=____________。

（2）己知反应③④的速率方程分別为v_正=k₃·c (SO₂) · c (ClO₂)、v_正=k₄·c (SO₂) · c (ClO)，试判断两反应的活化能大小，E₃____________E₄（填“>”“<”或“=”）。控制脱硫速度的关键步骤是____________反应（填③或④）

（3）SO₂、NO单独氧化及同时氧化对两气体氧化率变化如图，同时氧化对____________气体的氧化率影响明显，结合①③④反应及其速率常数分析原因____________。

（4）气相中水蒸气含量提高，SO₂单独氧化率会迅速提升，并生成两种常见的酸，请写出该过程化学反应方程式__________________________________。

（5）“湿式吸收法”利用吸收剂与SO₂发生反应从而达脱硫目的。

①下列适合作该法吸收剂的是____________（填序号）。

A．氨水 B． Na₂SO₄溶液    C． Na₂CO₃ 溶液D． NaHSO₄溶液

②用石灰水也可吸收SO₂，生成亚硫酸钙浊液。

计算 CaSO₃(s)+H⁺(aq)Ca²⁺(aq)+HSO₃^-(aq)的平衡常数K=____________。25℃时，H₂SO₃电离常数为：K₁=1.41×10^-2，K₂=6.30×10^-8 K_sp=6.76×10^-3

Answer

△H1+△H3 > ③ SO2 k3显示单独氧化SO2时产生ClO过慢，同时氧化时反应①产生的ClO 部分与SO2作用，使SO2的氧化率提高明显。 5SO2+2ClO2+6H2O = 5H2SO4+2HCl AC 1.07×l05mol/L

【解析】（1）根据盖斯定律可知①+②即得到同时脱硫脱硝反应NO(g)+SO2(g)+2ClO2(g)＝NO2(g)+SO3(g)+ 2ClO(g)的反应热最简表达式△H=△H1+△H3。（2）反应③的平衡常数很小，而反应④的平衡常数很大，因此两反应的活化能大小：E3＞E4。反应③的平衡常数很小，所以控制脱硫速度的关键步骤是③反应；（3）根据图像可知k3显示单独氧化SO2时产生ClO过慢，同时氧化时反应①产生的ClO 部分与SO2作用，使SO2的氧化率提高明显。（4）气相中水蒸气含量提高，SO2单独氧化率会迅速提升，并生成两种常见的酸，说明SO2倍氧化硫酸，同时还有盐酸生成，反应的化学反应方程式为5SO2+2ClO2+6H2O＝5H2SO4+2HCl。（5）①A．氨水能吸收酸性氧化物SO2，A正确；B．Na2SO4溶液与SO2不反应，B错误；C．Na2CO3 溶液显碱性，能吸收SO2，C正确；D．NaHSO4溶液与SO2不反应，D错误，答案选AC。②CaSO3(s)+H+(aq)Ca2+(aq)+HSO3-(aq)的平衡常数K==1.07×l05mol/L。