Question

【題目】煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NO，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行脫硫、脫硝，回答下列問題：

（1）NaClO2中Cl元素的價態(tài)為_______。

（2）在鼓泡反應(yīng)器中通入含有含有SO2和NO的煙氣，反應(yīng)溫度為323 K，NaClO2溶液濃度為5×103mol·L1 。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·L1）	8.35×104	6.87×106	1.5×104	1.2×105	3.4×103

①在NaClO2溶液脫硝的主要反應(yīng)中，參加反應(yīng)的n（ClO2-）：n（NO）=_________，增加壓強，NO的轉(zhuǎn)化率______（填“提高”“不變”或“降低”）。

②隨著吸收反應(yīng)的進行，吸收劑溶液的pH逐漸_______（填“升高”“不變”或“降低”）。

③由實驗結(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pc如下圖所示：

=

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表達式為___________。

Answer 1

【答案】+3 3:4 提高 降低 大于 SO2的還原性強于NO 增大

【解析】

（1）根據(jù)在化合物中，元素化合價的代數(shù)和為零進行解答；

（2）①NaClO2溶液脫硝過程中，NO轉(zhuǎn)化為NO3-、NO2-，主要轉(zhuǎn)化為NO3-，書寫離子方程式時運用得失電子守恒、電荷守恒和元素守恒，得到4NO+3ClO2-+4OH=4 NO3-+2H2O+3Cl。上述反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增加壓強有利于反應(yīng)正向進行，使NO的轉(zhuǎn)化率提高；

②根據(jù)上述反應(yīng)可知，隨著吸收反應(yīng)的進行，溶液中c(H+)逐漸增大，pH逐漸減小；

③由實驗結(jié)果看出，溶液中含硫離子的濃度大于含氮離子的濃度，所以脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率。這可能是因為NO溶解度較低、脫硝反應(yīng)活化能較高等；

（3）①縱坐標(biāo)是平衡分壓的負對數(shù)，反應(yīng)溫度升高，SO2和NO的平衡分壓的負對數(shù)減小，即平衡分壓增大，說明平衡逆向移動，所以平衡常數(shù)減��；

②根據(jù)平衡常數(shù)表達式的規(guī)則書寫即可。

（1）NaClO2中，鈉元素的化合價是+1價，氧元素的化合價是-2價，設(shè)Cl元素的化合價為x，則（+1）+x+（-2）2=0，則x=+3價；

（2）①亞氯酸鈉具有氧化性，則NaClO2溶液脫硝過程中主要反應(yīng)的離子方程式為2H2O＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋4H＋，故參加反應(yīng)的n（ClO2-）：n（NO）=3:4；

正反應(yīng)是體積減小的，則增加壓強，NO的轉(zhuǎn)化率提高；

②根據(jù)反應(yīng)的方程式2H2O＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋4H＋、2H2O＋3ClO2－＋4NO＝4NO3－＋3Cl－＋4H＋可知隨著吸收反應(yīng)的進行氫離子濃度增大，吸收劑溶液的pH逐漸降低；

③由實驗結(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，還可能是二氧化硫的還原性強于NO，易被氧化；

（3）①由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，O2和NO的平衡分壓減小，這說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，因此脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均增大；

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