Question

烟气中主要污染物SO₂、NO_x,为消除排放，保护环境，实现绿色可持续发展。

处理方法一:烟气经O₃预处理后用CaSO₃水悬浮液吸收，可减少烟气中SO₂、NO_x的含量。O₃氧化烟气中SO₂、NO的主要反应的热化学方程式为:

NO(g)+O₃(g)=NO₂(g)+O₂(g)     △H₁

NO(g)+1/2O₂(g)=NO₂(g)        △H₂

SO₂(g)+O₃(g)SO₃(g)+O₂(g)  △H₃

(1)反应3NO(g)+O₃(g)=3NO₂(g)的△H=_________。

(2) 室温下，进入反应器的NO、SO₂的物质的量恒定，改 变通入O₃的物质的量，反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO₂)和n(SO₂)随反应前n(O₃):nNO)的变化见图。说明预处理过程中NO₂的物质的量变化的原因_______，在反应中SO₂的物质的量几乎不发生变化的原因是_______________。

(3)在一定条件下，SO₂(g)+O₃(g)SO₃(g)+O₂(g)   △H₃<0，在一定温度下，向2L某恒容密闭容器中充入4molSO₂(g)和1molO₃(g),5min时，测得容器中SO₃(g)的物质的量为0.5mol。

①0-5min内，用SO₂表示的平均反应速率v(SO₂)________。

②下列说法中能判断该反应达到平衡状态的是________

a.单位时间内生成nmolSO₂同时生成nmolSO₃

b.SO₃和O₂的物质的量浓度之比1:1

C.容器内压强保持不变

d.混合气体的密度不变

e.混合气体的平均相对分子质量不变

处理方法二: 也可采用NaClO₂溶液作为吸收剂对烟气进行处理。在不同温度下，NaClO₂溶液脱硫(S)、脱硝(N)的反应中，SO₂和NO的平衡分压Pe如图所示。

(4) 由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。

(5) 反应ClO₂^-+2SO₃^2-2SO₄^2-+Cl^-的平衡常数K表达式为_______。

Answer

△H1+2△H2 n(O3):n(NO)<1，臭氧氧化NO为NO2，NO减少，NO2增多；n(O3):n(NO)>1,臭氧过量把NO2转化成更高价态 SO2与O3的反应速率慢 0.05mol(L·min)-1 a 减小

【解析】

SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3

（1）①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H1；②NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g) △H2；由盖斯定律，①+2×②可得：3NO（g）+O3（g）═3NO2（g），则△H=△H1+2△H2；

（2）①n(O3):n(NO)<1，臭氧氧化NO为NO2，NO减少，NO2增多；n(O3):n(NO)>1,臭氧过量把NO2转化成更高价态；

②增加n（O3），O3氧化SO2的反应几乎不受影响，说明浓度对反应速率影响较小，可能是SO2与O3的反应速率慢；

(3)在一定条件下，SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) △H3<0，在一定温度下，向2L某恒容密闭容器中充入4molSO2(g)和1molO3(g),

①5min时，测得容器中SO3(g)的物质的量为0.5mol，则消耗SO2(g)的物质的量为0.5mol，0-5min内，用SO2表示的平均反应速率v(SO2)=；

②a. 单位时间内生成nmolSO2同时生成nmolSO3，表示的是正逆反应速率，且满足二者的化学计量数关系，说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故正确；b. 各物质分子数之比等于多少决定于开始加入的各物质的多少，与化学反应是否处于平衡状态无关，不能说明反应达到平衡状态，故错误；c.混合气体物质的量不变，恒温恒容下，容器内压强为定值，不能说明反应达到平衡状态，故错误；d. 容器容积不变，气体的体积不变，反应两边都是气体，气体的总质量不变，根据ρ=，所以气体的密度始终不变，因此密度不能作为判断平衡状态的依据，故错误；e.反应为气体体积不变的反应，在反应的任何阶段，总质量没变，总的气体分子数没变，所以平均相对分子质量不会变，不能说明反应达到平衡状态，故错误；答案选a；

（4）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。 由图分析可知，反应温度升高，O2和NO的平衡分压负对数减小，这说明反应向逆反应方向进行，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小；

(5)根据反应离子方程式ClO2-+2SO32-2SO42-+Cl-可知平衡常数K表达式为K=。