Question

【題目】燃煤煙氣脫除SO2及NOx對(duì)解決霧霾污染很重要，脫硫脫硝的方法很多，一種ClO2氣相氧化法反應(yīng)機(jī)理和速率常數(shù)（K）如下:

脫硝:①NO(g)+ ClO2(g)= NO2(g)+ ClO(g) △H1 k1=l.7×1011mL·(mol·s)-1

②NO(g)+ ClO(g)= NO2(g)+Cl(g) △H2 k2=8.8×1012 mL·(mol·s)-1

脫硫：③SO2(g)+ClO2(g)=SO3(g)+ClO(g) △H3 k3=2.1×10-4 mL·(mol·s)-1

④SO2(g)+ClO(g)=SO3(g)+ Cl(g) △H 4 k4=6.9×1011 mL·(mol·s)-1

兩過(guò)程中產(chǎn)生的Cl可與ClO2進(jìn)一步反應(yīng)，如:

⑤C1(g)+ClO2(g)=2ClO(g) △H5

（1）同時(shí)脫硫脫硝反應(yīng)NO(g)+SO2(g)+2ClO2(g)=NO2(g)+SO3(g)+ 2ClO(g)的反應(yīng)熱最簡(jiǎn)表達(dá)式△H=____________。

（2）己知反應(yīng)③④的速率方程分別為v正=k3·c (SO2) · c (ClO2)、v正=k4·c (SO2) · c (ClO)，試判斷兩反應(yīng)的活化能大小，E3____________E4（填“>”“<”或“=”）。控制脫硫速度的關(guān)鍵步驟是____________反應(yīng)（填③或④）

（3）SO2、NO單獨(dú)氧化及同時(shí)氧化對(duì)兩氣體氧化率變化如圖，同時(shí)氧化對(duì)____________氣體的氧化率影響明顯，結(jié)合①③④反應(yīng)及其速率常數(shù)分析原因____________。

（4）氣相中水蒸氣含量提高，SO2單獨(dú)氧化率會(huì)迅速提升，并生成兩種常見(jiàn)的酸，請(qǐng)寫(xiě)出該過(guò)程化學(xué)反應(yīng)方程式__________________________________。

（5）“濕式吸收法”利用吸收劑與SO2發(fā)生反應(yīng)從而達(dá)脫硫目的。

①下列適合作該法吸收劑的是____________（填序號(hào)）。

A．氨水 B． Na2SO4溶液 C． Na2CO3 溶液D． NaHSO4溶液

②用石灰水也可吸收SO2，生成亞硫酸鈣濁液。

計(jì)算 CaSO3(s)+H+(aq)Ca2+(aq)+HSO3-(aq)的平衡常數(shù)K=____________。25℃時(shí)，H2SO3電離常數(shù)為：K1=1.41×10-2，K2=6.30×10-8 Ksp=6.76×10-3

Answer 1

【答案】 △H1+△H3 > ③ SO2 k3顯示單獨(dú)氧化SO2時(shí)產(chǎn)生ClO過(guò)慢，同時(shí)氧化時(shí)反應(yīng)①產(chǎn)生的ClO 部分與SO2作用，使SO2的氧化率提高明顯。 5SO2+2ClO2+6H2O = 5H2SO4+2HCl AC 1.07×l05mol/L

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律可知①+②即得到同時(shí)脫硫脫硝反應(yīng)NO(g)+SO2(g)+2ClO2(g)＝NO2(g)+SO3(g)+ 2ClO(g)的反應(yīng)熱最簡(jiǎn)表達(dá)式△H=△H1+△H3。（2）反應(yīng)③的平衡常數(shù)很小，而反應(yīng)④的平衡常數(shù)很大，因此兩反應(yīng)的活化能大�。�E3＞E4。反應(yīng)③的平衡常數(shù)很小，所以控制脫硫速度的關(guān)鍵步驟是③反應(yīng)；（3）根據(jù)圖像可知k3顯示單獨(dú)氧化SO2時(shí)產(chǎn)生ClO過(guò)慢，同時(shí)氧化時(shí)反應(yīng)①產(chǎn)生的ClO 部分與SO2作用，使SO2的氧化率提高明顯。（4）氣相中水蒸氣含量提高，SO2單獨(dú)氧化率會(huì)迅速提升，并生成兩種常見(jiàn)的酸，說(shuō)明SO2倍氧化硫酸，同時(shí)還有鹽酸生成，反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為5SO2+2ClO2+6H2O＝5H2SO4+2HCl。（5）①A．氨水能吸收酸性氧化物SO2，A正確；B．Na2SO4溶液與SO2不反應(yīng)，B錯(cuò)誤；C．Na2CO3 溶液顯堿性，能吸收SO2，C正確；D．NaHSO4溶液與SO2不反應(yīng)，D錯(cuò)誤，答案選AC。②CaSO3(s)+H+(aq)Ca2+(aq)+HSO3-(aq)的平衡常數(shù)K==1.07×l05mol/L。