Question

（16分）霧霾天氣嚴重影響人們的生活質量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。

（1）NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖31-1所示：

①由圖31-1可知SCR技術中的氧化劑為： 。

②圖31-2是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知最佳的催化劑和相應的溫度分別為： 、 。

③用Fe做催化劑時，在氨氣足量的情況下，不同c(NO2)/c(NO)對應的脫氮率如圖31-3所示，脫氮效果最佳的c(NO2)/c(NO)= 。已知生成1molN2反應放出的熱量為QkJ，此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為 。

（2）利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO2的常見方法，先將含SO2的廢氣溶于水，再用飽和石灰漿吸收，具體步驟如下：

SO2(g)+H2O(l)H2SO3(l)H+(aq)+HSO3—(aq) I

HSO3—(aq)H+(aq)+SO32—(aq) II

Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH—(aq) III

Ca2+(aq)+SO32—(aq)CaSO3(s) IV

④步驟II的平衡常數(shù)K的表達式為 。

⑤該溫度下，吸收液中c(Ca2+)一直保持為0.70mol/L，已知Ksp(CaSO3)＝1.4×10-7，則吸收后溶液中的SO32-的濃度。（寫出計算過程，保留2位有效數(shù)字）

 

Answer 1

（1）① NO、NO2 （2分） ② Mn （2分） 200-250℃或范圍內間任意溫度（2分）

③1:1 （2分） 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)　ΔH＝-2QkJ/mol （3分）

(2) ④K＝ （2分）

⑤c(SO32－)＝ mol/L＝2×10-7mol/L（3分）

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)反應前后元素化合價變化可知，氨氣中氮元素的化合價從－3價升高到0價，失去電子被氧化做還原劑；氮氧化合中氮元素的化合價降低，得到電子被還原做氧化劑，因此氧化劑是NO、NO2。

②根據(jù)圖像可知，兩種催化劑的脫氮率幾乎是相同的，但Mn所在曲線的溫度低，所以由圖可知最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn和200～250℃或范圍內間任意溫度。

③根據(jù)圖像可知c(NO2)/c(NO)＝1:1是脫氮率最高，由于每生成1molN2反應放出的熱量為QkJ，所以此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)2N2(g)+3H2O(g)　ΔH＝-2QkJ/mol。

(2) ④化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)化學方程式可知，該反應的平衡常數(shù)表達式K＝。

⑤根據(jù)硫酸鈣的溶度積常數(shù)表達式Ksp(CaSO3)＝c(Ca2+)·c(SO32－)可知，c(SO32－)＝mol/L＝2×10-7mol/L。

考點：考查氧化還原反應、外界條件對平衡狀態(tài)的影響、平衡常數(shù)以及溶度積常數(shù)的有關計算