Question

【題目】霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的生活，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，以下方法可以消除氮氧化物和硫氧化物的污染。

（1）用活性炭還原法可處理氮氧化物，向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)： △H<0，在一定條件下，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下表。

時間/min 濃度/mol·L-1	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.52	0.40	0.40	0.44	0.44
N2	0	0.24	0.30	0.30	0.28	0.28
CO2	0	0.24	0.30	0.30	0.28	0.28

①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=_______________。

②在恒容條件下，能判斷該反應(yīng)一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是_________(填字母編號)。

a．v正(N2)=2v逆(NO) b．反應(yīng)體系的壓強不再發(fā)生改變

c．不變 d．混合氣體的密度保持不變

③30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是___________。

（2）NH3催化還原氮氧化物技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。已知c(NO2)：c(NO)=1：1時脫氮效果最佳，若生成1mol N2時反應(yīng)放出的熱量為Q kJ。此時對應(yīng)的脫氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_____________________________________________________。

（3）利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2。

①在鈉堿循環(huán)法中，Na2SO3溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式是_____________________。

②吸收液吸收SO2的過程中，pH隨n()：n()變化關(guān)系如下表：

n()：n()	91：9	1：1	9：91
pH	8.2	7.2	6.2

當(dāng)吸收液的pH降至約為6時，需送至電解槽再生。再生示意圖如下：

寫出在陽極放電的電極反應(yīng)式：_______________________________________，當(dāng)陰極室中溶液pH升至8以上時，吸收液再生并循環(huán)利用。

（4）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。該溫度下吸收液中c(Ca2+)一直保持為0.50 mol·L-1，已知KSP(CaSO3)=1.4×10-7，求吸收后溶液中的濃度______________________。

Answer 1

【答案】0.048mol/(L·min) c d 升高溫度 2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)=2N2(g)+3H2O(g) △H=-2Q kJ/mol 2OH-+SO2=+H2O -2e-+H2O=+3H+ 2.8×10-7mo1/L

【解析】

（1）用活性炭還原法可處理氮氧化物，向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)： △H<0，在一定條件下，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下表:

時間/min 濃度/mol·L-1	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.52	0.40	0.40	0.44	0.44
N2	0	0.24	0.30	0.30	0.28	0.28
CO2	0	0.24	0.30	0.30	0.28	0.28

①分析圖表數(shù)據(jù)，010min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v(NO)= =0.048mol/(Lmin)；

答案為：0.048mol/(Lmin)；

②a．不同物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計量系數(shù)之比時，可判定反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，v正(N2)：v逆(NO) =1:2，即2 v正(N2)= v逆(NO)，故a錯誤；

b．根據(jù)反應(yīng)：可知，該體系是反應(yīng)前后氣體體積不變的體系，平衡不受壓強影響，反應(yīng)體系的壓強不再發(fā)生改變，不能判定達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；

c．為平衡常數(shù)，平衡常數(shù)不變，說明反應(yīng)體系中各組分的含量不再變化，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c正確；

d．該體系為氣體平均摩爾質(zhì)量增大的體系，氣體的摩爾質(zhì)量與混合氣體的密度成正比，摩爾質(zhì)量保持不變，則密度保持不變，反應(yīng)達到平衡，故d正確；

答案選cd；

③30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮濃度增大，氮氣，二氧化碳濃度都減小；說明條件的改變使平衡反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，根據(jù)反應(yīng)△H<0，正反應(yīng)放熱，逆反應(yīng)吸熱，升高溫度，平衡逆向移動，生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大；

答案為：升高溫度；

（2）利用H3催化還原氮氧化物技術(shù)可將一氧化氮和二氧化氮轉(zhuǎn)化為氮氣，且c(NO2)：c(NO)=1：1時脫氮效果最佳，發(fā)生的反應(yīng)為2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)═2N2(g)+3H2O(g)，生成1mol N2時反應(yīng)放出的熱量為Q kJ，則該反應(yīng)的焓變△H=2QkJ/mol，所以時對應(yīng)的脫氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)═2N2(g)+3H2O(g)△H=2QkJ/mol，

故答案為：2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)═2N2(g)+3H2O(g)△H=2QkJ/mol；

（3）①在鈉堿循環(huán)法中，Na2SO3溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式：2OH-+SO2=+H2O；

答案為：2OH-+SO2=+H2O；

②結(jié)合表格數(shù)據(jù)，當(dāng)吸收液的pH降至約為6時，吸收液中陰離子主要是亞硫酸氫根離子，亞硫酸氫根離子在陽極上失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，電極反應(yīng)式為：-2e-+H2O= SO42-+3H+；

故答案為：-2e-+H2O=SO42-+3H+；

（4）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-)= =2.8×10-7mol/L；

答案為：2.8×10-7mol/L。