Question

煤燃烧排放的烟气含有SO₂和NO_x，形成酸雨、污染大气，采用NaClO₂溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：

(1)在鼓泡反应器中通入含有SO₂和NO的烟气，反应温度323K，NaClO₂溶液浓度为5×10^-3mol⋅L^-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子	SO	SO	NO	NO	Cl^-
c/(mol⋅L^-1)	8.35×10^-4	6.87×10^-6	1.5×10^-4	1.2×10^-5	3.4×10^-3

①写出NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式___。增加压强，NO的转化率___(填“提高”、“不变”或“降低”)。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐___ (填“增大”、“不变”或“减小”)。

③由实验结果可知，脱硫反应速率脱硝反应速率___ (填“大于”或“小于”)。原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___。

(2)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pc如图所示。

①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”)。

②反应ClO+2SO=2SO+Cl^-的平衡常数K表达式为___。

(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)₂替代NaClO₂，也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析，Ca(ClO)₂相比NaClO具有的优点是___。

Answer

4NO+3ClO+4OH-=4NO+2H2O+3Cl- 提高 减小 大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 减小 形成CaSO4沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO2转化率提高

【解析】

(1)①NO、ClO2-在碱性条件下反应生成NO、Cl-，N元素化合价由+2价变为+5价、Cl元素化合价由+3价变为-1价，根据转移电子守恒及电荷守恒配平方程式为4NO+3ClO+4OH-=4NO+2H2O+3Cl-；该反应前后气体体积减小，则增大压强平衡正向移动，NO的转化率提高；

②根据脱硝反应方程式，以及可知，随着吸收反应的进行，氢氧根不断被消耗，溶液的pH减小，；

③由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率；SO2较NO易溶于水，化学反应速率还与活化能有关，活化能越大化学反应速率越低，所以除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高造成脱硝速率较慢；

(2)①由图分析可知，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压pc增大，说明平衡逆向移动，脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小；

②反应ClO+2SO=2SO+Cl-的平衡常数；

(3)如果采用Ca(ClO)2替代NaClO2，生成硫酸钙沉淀，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向进行，所以Ca(ClO)2效果比次氯酸钠的效果好。