Question

SO₂和氮氧化物的转化和综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。

(1)H₂还原法是处理燃煤烟气中SO₂的方法之一。已知：

      2H₂S(g)+SO₂(g)＝3S(s)+2H₂O(l)  ΔH=a kJ·mol^—1

      H₂S(g)＝H₂(g)+S(s)   ΔH=b kJ·mol^—1

      H₂O(l)＝H₂O(g)  ΔH=c kJ·mol^—1

写出SO₂(g)和H₂(g)反应生成S(s)和H₂O(g)的热化学方程式：____________。

(2)SO₂经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO₂发生催化氧化的反应为：2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g)。若在T₁℃、0.1 MPa条件下，往一密闭容器通入SO₂和O₂［其中n(SO₂) ∶n(O₂)＝2∶1］，测得容器内总压强与反应时间如图所示。

①图中A点时，SO₂的转化率为____________。

②在其他条件不变的情况下，测得T₂℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率v_c(正)与A点的逆反应速率v_A(逆)的大小关系为v_c(正)______v_A(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

③图中B点的压强平衡常数K_p＝_______________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

(3)利用脱氮菌可净化低浓度NO废气。当废气在塔内停留时间均为90s的情况下，测得不同条件下NO的脱氮率如图Ⅰ、Ⅱ所示。

         图Ⅰ                   图Ⅱ                    图Ⅲ

①由图I知，当废气中的NO含量增加时，宜选用_________法提高脱氮效率。

②图Ⅱ中，循环吸收液加入Fe²⁺、Mn²⁺提高了脱氮的效率，其可能原因为____________。

⑷研究表明：NaClO₂/H₂O₂酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。图Ⅲ所示为复合吸收剂组成一定时，温度对脱硫脱硝的影响。

①写出废气中的SO₂与NaClO₂反应的离子方程式：____________________________。

②温度高于60℃后，NO去除率随温度升高而下降的原因为_____________________。

Answer

SO2(g+2H2(g)=S(s)+2H2O(g) ΔH=(a -2b+2c) kJ·mol—1 45% ＞ 24300 (MPa)－1 好氧硝化 Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用 2H2O+ClO－2+2SO2=Cl—+2SO42-+4H+ 温度升高，H2O2分解速率加快

【解析】(1)已知：①2H2S(g)+SO2(g)＝3S(s)+2H2O(l) ΔH1=a kJ·mol—1

②H2S(g)＝H2(g)+S(s) ΔH2=b kJ·mol—1

③H2O(l)＝H2O(g) ΔH3=c kJ·mol—1

根据盖斯定律，由①-②×2+③×2得反应SO2(g+2H2(g)=S(s)+2H2O(g) ΔH=ΔH1-2ΔH2+2ΔH3==(a -2b+2c) kJ·mol—1；

（2）①依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为x，

2SO2（g）+ O2（g）⇌2SO3

起始量（mol） 2a a 0

变化量（mol） 2x x 2x

平衡量（mol）2a﹣2x a﹣x 2x

图中A点时，气体物质的量0.085，则 = ，x=0.45a，SO2的转化率=×100%=45%；②图象分析可知，C点是平衡状态，A点反应未达到平衡状态，其中C点的正反应速率vC（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小关系为vC（正）＞vA（逆）；

③③图中B点，依据化学三行列式计算，设氧气消耗物质的量为y，

2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3

起始量（mol） 2a a 0

变化量（mol） 2y y 2y

平衡量（mol）2a﹣2y a﹣y 2y

B点气体物质的量为 0.007，则= ，y=0.9a，平衡常数K==24300（MPa）﹣1；

(3) ①由图I知，当废气中的NO含量增加时，脱氮率较高的是好氧硝化法，故宜选用好氧硝化法提高脱氮效率；②图Ⅱ中，Fe2+、Mn2+对该反应有催化作用，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率；⑷①废气中的SO2与NaClO2反应生成硫酸钠和盐酸，其离子方程式为：2H2O+ClO－+2SO2=Cl—+2SO42-+4H+；②温度高于60℃后，温度升高，H2O2分解速率加快，NO去除率随温度升高而下降。