Question

有效去除NO是环境治理的重大课题。回答下列问题：

(1)NaClO₂氧化去除NO

已知：5 NaClO₂(aq)+4HCl(aq)＝4ClO₂(g)+2H₂O(l)+5NaCl(aq)  △H₁

5NO(g)+3ClO₂(g)+4H₂O(l)＝5HNO₃(aq)+3HCl(aq)  △H₂

则反应4NO(g)+3NaClO₂(aq)+2H₂O(l)＝4HNO₃(aq)+3NaCl(aq)

△H＝_____(用含△H₁、△H₂的代数式表示)

(2)过硫酸钠(Na₂S₂O₈)氧化去除NO

第一步：NO在碱性环境中被Na₂S₂O₈氧化为NaNO₂

第二步：NaNO₂继续被氧化为NaNO₃，反应为NO₂^﹣+S₂O₈^2﹣+2OH^﹣⇌NO₃^﹣+2SO₄^2﹣+H₂O。

不同温度下，平衡时NO₂^﹣的脱除率与过硫酸钠(Na₂S₂O₈)初始浓度的关系如图所示。

①平衡时b、d两点的浓度：c(S₂O₈^2﹣)_b_____c(S₂O₈^2﹣)_d(填“＞”、“＜”或“＝”)

②a、b、c三点平衡常数K由大到小的顺序为_____，原因是_____。

③常温下，反应中NO₂^﹣、S₂O₈^2﹣的初始浓度均为 x mol•L^﹣1，反应达平衡时溶液pH＝14，NO₃^﹣浓度为 y mol•L^﹣1(忽略反应前后溶液体积的变化)，该反应的化学平衡常数为_____。

(3)连二亚硫酸钠(Na₂S₂O₄)还原去除NO。若用连二亚硫酸钠(Na₂S₂O₄)溶液还原NO去除污染，再电解生成的NaHSO₃，可再生Na₂S₂O₄，其电解过程如图所示，质子膜允许H⁺和H₂O通过。阴极的电极反应式为_____，将处理 n molNO后的溶液电解至恰好完全再生时，理论上生成的O₂在标准状况下的体积为_____L。

Answer

(3△H1+4△H2) ＜ K(b)＞K(a)＝K(c) 据图可知反应为吸热反应，故温度升高平衡常数增大，又因为T(b)＞T(a)＝T(c)，则K(b)＞K(a)＝K(c) 2HSO3﹣+2e﹣+2H+＝S2O42﹣+2H2O 11.2n

【解析】

(1)根据盖斯定律进行计算；

(2)①由图可知，过硫酸钠(Na2S2O8)初始浓度相同，温度升高，NO2﹣的脱除率增大，反应有利于反应正向，且平衡时过硫酸钠(Na2S2O8)减小；

②由图可知，过硫酸钠(Na2S2O8)初始浓度相同，温度升高，NO2﹣的脱除率增大，该反应为吸热反应，温度升高化学平衡常数增大；

③常温下，反应中NO2﹣、S2O82﹣的初始浓度均为 x mol•L﹣1，NO3﹣浓度为 y mol•L﹣1，那么平衡时，NO2﹣、S2O82﹣的浓度均为(x﹣y)mol•L﹣1，SO42﹣的浓度为2ymol•L﹣1，反应达平衡时溶液pH＝14，则此时OH﹣的浓度为1mol/L，根据平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比进行计算；

(3)用连二亚硫酸钠(Na2S2O4)溶液还原NO去除污染，再电解生成的 NaHSO3，可再生Na2S2O4，阴极得到电子发生还原反应，为NaHSO3放电；n molNO后的溶液电解至恰好完全再生时，生成氮气，转移电子为2nmol，据此进行计算。

(1)已知：①5 NaClO2 (aq)+4HCl(aq)＝4ClO2(g)+2H2O(l)+5NaCl(aq) △H1

②5NO(g)+3ClO2(g)+4H2O(l)＝5HNO3(aq)+3HClaq) △H2

根据盖斯定律(3×①+4×②)可得：4NO(g)+3NaClO2(aq)+2H2O(l)＝4HNO3(aq)+3NaCl(aq) △H＝(3△H1+4△H2)；

(2)①由图可知，过硫酸钠(Na2S2O8)初始浓度相同，温度升高，NO2﹣的脱除率增大，反应有利于反应正向，则温度升高，平衡时过硫酸钠(Na2S2O8)减小，因此c(S2O82﹣)b＜c(S2O82﹣)d；

②由图可知，过硫酸钠(Na2S2O8)初始浓度相同，温度升高，NO2﹣的脱除率增大，说明温度升高有利于正方向，反应为吸热反应，故温度升高化学平衡常数增大，又因为T(b)＞T(a)＝T(c)，则K(b)＞K(a)＝K(c)；

③常温下，反应中NO2﹣、S2O82﹣的初始浓度均为 x mol•L﹣1，NO3﹣的平衡浓度为 y mol•L﹣1，则平衡时，NO2﹣、S2O82﹣的浓度均为(x﹣y)mol•L﹣1，SO42﹣的浓度为2ymol•L﹣1，反应达平衡时溶液pH＝14，则此时OH﹣的浓度为1mol/L，故反应的化学平衡常数K＝；

(3)用连二亚硫酸钠(Na2S2O4)溶液还原NO去除污染，再电解生成的 NaHSO3，可再生Na2S2O4，阴极得到电子发生还原反应，为NaHSO3放电，反应为：2HSO3﹣+2e﹣+2H+＝S2O42﹣+2H2O；处理n molNO后的溶液电解至恰好完全再生时，生成氮气，转移电子为2nmol，因此理论上生成的O2为0.5nmol，体积为0.5nmol×22.4L/mol＝11.2nL。