题目内容
【题目】 煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:
(1)NaClO2的化学名称为_______。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×103 mol·L1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子 | SO42 | SO32 | NO3 | NO2 | Cl |
c/(mol·L1) | 8.35×104 | 6.87×106 | 1.5×104 | 1.2×105 | 3.4×103 |
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强,NO的转化率______(填“提高”、“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐______ (填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率______脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___________。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压pe如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
②反应ClO2+2SO32===2SO42+Cl的平衡常数K表达式为___________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______。
②已知下列反应:
SO2(g)+2OH (aq) ===SO32 (aq)+H2O(l) ΔH1
ClO (aq)+SO32 (aq) ===SO42 (aq)+Cl (aq) ΔH2
CaSO4(s) ===Ca2+(aq)+SO42(aq) ΔH3
则反应SO2(g)+ Ca2+(aq)+ ClO (aq) +2OH (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)的ΔH=______。
【答案】(1)亚氯酸钠;(2)①4OH-+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+2H2O;提高 ②减小;
③大于;NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 (3)①减小;②
(4)①形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高 ②△H1+△H2-△H3
【解析】(1) NaClO2的化学名称为亚氯酸钠;
(2)①亚氯酸钠具有氧化性,则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为4OH-+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+2H2O;正反应是体积减小的,则增加压强,NO的转化率提高。
②根据反应方程式2H2O+ClO2-+2SO2=2SO42-+Cl-+4H+、2H2O+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+4H+可知随着吸收反应的进行氢离子浓度增大,吸收剂溶液的pH逐渐降低。
③由实验结果可知,在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是二氧化硫的还原性强,易被氧化。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压pe如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,SO2和NO的平衡分压负对数减小,这说明反应向逆反应方向进行,因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。
②根据反应的方程式ClO2+2SO32===2SO42+Cl可知平衡常数K表达式为。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。
①形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高,所以Ca(ClO)2效果好。
②已知:a.SO2(g)+2OH (aq) ===SO32 (aq)+H2O(l) ΔH1
b.ClO (aq)+SO32 (aq) ===SO42 (aq)+Cl (aq) ΔH2
c.CaSO4(s) ===Ca2+(aq)+SO42(aq) ΔH3
则根据盖斯定律可知a+b-c即得到反应SO2(g)+ Ca2+(aq)+ ClO (aq) +2OH (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl (aq)的ΔH=△H1+△H2-△H3。
【题目】下列实验操作和现象对应的结论错误的是
选项 | 实验操作和现象 | 结论 |
A | 向溶液X中滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成 | 溶液X中可能含有SO42- |
B | 物质的量之比为2:3的稀硝酸和稀硫酸 | 反应结束后,锥形瓶中溶液的溶质是CuSO4,集气瓶中收集到的气体是NO |
C | 向1mL浓度均为0.05mol·L-1NaCl、NaI的混合溶液中滴加2滴0.01mol·L-1AgNO3溶液,振荡,沉淀是黄色 | Ksp(AgCl)<Ksp(AgI) |
D | 室温下,用pH试纸测得0.1mol·L-1 NaHSO3溶液的pH约为5 | HSO3-的电离程度大于其水解程度 |
A. A B. B C. C D. D
【题目】尿素/H2O2溶液可用于烟气的脱硫脱硝。
(1)已知T℃时,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H1
2H2O2(I)=2H2O(I)+O2(g) △H2
SO3(g)+H2O(I))=H2SO4(I) △H3
则SO2(g)+H2O2(I))=H2SO4(I) △H4=__________ (用含△H1、△H2、△H3的代数式表示)
(2)尿素[CO(NH2)2]溶液对NOx及SO2有一定的脱除率。将SO2和NOx (N〇约占90%)通入氧气的体积分数为7%、尿素浓度为5%的反应器中进行反应。
①烟气中SO2最终转化为一种正盐,其化学式为______________;NO和NO2以物质的量之比1:1与CO(NH2)2反应生成无毒气体的化学方程式为_______________。
②氨基甲酸铵(H2NCOONH4)是尿素的水解产物,将一定量的氨基甲酸铵置于恒容密闭容器中,发生反应:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g) △H,实验测得不同温度下平衡时气体的总浓度如下表:
温度/K | 338 | 343 | 348 | 353 |
平衡时气体的总浓度/mol L-1 | 0.36 | 0.48 | 0.60 | 0.72 |
该反应的△H__________(填“>”或“<”)0;348K时,该反应的平衡常数K__________________。
(3)其他条件不变,向尿素溶液中添加H2O2溶液,测得不同 pH下氮氧化物的脱除率与时间的关系如图所示。
①NO与H2O2发生反应生成亚硝酸时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。
(2)脱硝时,最佳pH为_________;在碱性较强时,NOx脱除率降低,其原因是___________(任写一点)。