Question

【題目】煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大氣，采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝，回答下列問題：

（1）NaClO2中氯元素的化合價為______________。

（2）在鼓泡反應(yīng)器中通入含有SO2和NOx的煙氣，反應(yīng)溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol/L，溶液呈堿性。反應(yīng)一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表

離子	SO42	SO32	NO3	NO2	Cl
c/（mol/L）	8.35×104	6.87×106	1.5×104	1.2×105	3.4×103

①以NO轉(zhuǎn)化為NO3-為例，寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式__________。增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率__________（填“提高”“不變”或“降低”）。

②隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行，吸收劑溶液的pH逐漸___________（填“提高”“不變”或“降低”）。

③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，脫硫反應(yīng)速率脫硝反應(yīng)速率__________（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是________________________________。

（3）在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中，SO2和NO的平衡分壓px如圖所示。已知圖中： 其中（nx代表各成分的物質(zhì)的量，na代表氣體總物質(zhì)的量）

①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均____（填“增大”“不變”或“減小”）。

②反應(yīng)ClO2+2SO32==2SO42+Cl的平衡常數(shù)K表達(dá)式為______________。

（4）如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到較好的煙氣脫硫效果。從化學(xué)平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的優(yōu)點(diǎn)是______________________。

Answer 1

【答案】 +3 4 OH-+ 3ClO2－+ 4NO = 4 NO3－+ 3Cl－+ 2H2O 提高 降低 大于 NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高 減小 生成的硫酸鈣微溶，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行

【解析】(1)NaClO2中Na元素為+1價，O元素為-2價，根據(jù)正負(fù)化合價的代數(shù)和為0，氯元素的化合價為+3價，故答案為：+3；

(2)①亞氯酸鈉具有氧化性，且NaClO2溶液呈堿性，則NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式為3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；正反應(yīng)是體積減小的，則增加壓強(qiáng)，NO的轉(zhuǎn)化率提高，故答案為：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；提高；

②根據(jù)反應(yīng)的方程式3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O可知隨著吸收反應(yīng)的進(jìn)行氫氧根離子被消耗，吸收劑溶液的pH逐漸降低，故答案為：降低；

③由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同時間內(nèi)硫酸根離子的濃度增加的多，因此脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率．原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同，還可能是NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高，故答案為：大于；NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高；

(3)①由圖分析可知，根據(jù)反應(yīng)3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分壓的負(fù)對數(shù)隨溫度的升高而減小，則說明溫度越高，NO的平衡分壓越大，NO的含量越高，故升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，故答案為：減小；

②根據(jù)反應(yīng)的方程式ClO2-+2SO32-═2SO42-+Cl-可知平衡常數(shù)K表達(dá)式為K=，故答案為： ；

(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，生成硫酸鈣沉淀，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應(yīng)方向移動，所以Ca(ClO)2效果好，故答案為：生成的硫酸鈣微溶，降低硫酸根離子濃度，促使平衡向正反應(yīng)方向移動。