Question

3．烟气（主要污染物SO₂、NOx）经O₃预处理后用CaSO₃水悬浮液吸收，可减少烟气中SO₂、NOx的含量．O₃氧化烟气中SO₂、NOx的主要反应的热化学方程式为：
NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ•mol^-1
NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═NO₂（g）△H=-58.2kJ•mol^-1
SO₂（g）+O₃（g）=SO₃（g）+O₂（g）△H=-241.6kJ•mol^-1
（1）反应3NO（g）+O₃（g）=3NO₂（g）的△H=-317.3mol•L^-1．
（2）室温下，固定进入反应器的NO、SO₂的物质的量，改变加入O₃的物质的量，反应一段时间后体系中n（NO）、n（NO₂）和n（SO₂）随反应前n（O₃）：n（NO）的变化见图．
①当n（O₃）：n（NO）＞1时，反应后NO₂的物质的量减少，其原因是O₃将NO₂氧化成更高价氮氧化物．
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反应几乎不受影响，其可能原因是SO₂与O₃的反应速率慢．
（3）当用CaSO₃水悬浮液吸收经O₃预处理的烟气时，清液（pH约为  8）中SO₃^2-将NO₂转化为NO₂^-，其离子方程式为：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O．
（4）CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液，达到平衡后溶液中c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{Ksp（CaS{O}_{4}）}×c（S{{O}_{4}}^{2-}）$[用c（SO₄^2-）、Ksp（CaSO₃）和Ksp（CaSO₄）表示]；CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液能提高NO₂的吸收速率，其主要原因是CaSO₃转化为CaSO₄使溶液中SO₃^2-的浓度增大，加快SO₃^2-与NO₂的反应速率．

Answer 1

分析 （1）已知：①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ•mol^-1
②NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═NO₂（g）△H=-58.2kJ•mol^-1
由盖斯定律可知，①+②×2得3NO（g）+O₃（g）=3NO₂（g），据此计算；
（2）①根据O₃的强氧化性分析；
②SO₂与O₃的反应速率很慢；
（3）SO₃^2-将NO₂转化为NO₂^-，N元素的化合价降低，则S元素的化合价升高，所以SO₃^2-被氧化为SO₄^2-；
（4）CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液，溶液中存在CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-，根据Ks计算；根据CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-的平衡移动影响因素．

解答 解：（1）已知：①NO（g）+O₃（g）═NO₂（g）+O₂（g）△H=-200.9kJ•mol^-1
②NO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═NO₂（g）△H=-58.2kJ•mol^-1
由盖斯定律可知，①+②×2得3NO（g）+O₃（g）=3NO₂（g），△H=-317.3kJ/mol；
故答案为：-317.3；
（2）①O₃具有强氧化性，当n（O₃）：n（NO）＞1时，过量的O₃会将NO₂氧化为更高价态的化合物；
故答案为：O₃将NO₂氧化成更高价氮氧化物；
②SO₂具有较强的还原性，增加O₃量，SO₂的量几乎没有变化，说明SO₂与O₃的反应速率很慢；
故答案为：SO₂与O₃的反应速率很慢；
（3）SO₃^2-将NO₂转化为NO₂^-，N元素的化合价降低，则S元素的化合价升高，所以SO₃^2-被氧化为SO₄^2-，其反应的离子方程式为：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
故答案为：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
（4）CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液，溶液中存在CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-，则c（SO₃^2-）=$\frac{Ksp（CaS{O}_{3}）}{Ksp（CaS{O}_{4}）}×c（S{{O}_{4}}^{2-}）$；CaSO₃水悬浮液中加入Na₂SO₄溶液，由CaSO₃+SO₄^2-?CaSO₄+SO₃^2-可知溶液中SO₃^2-的浓度增大，加快SO₃^2-与NO₂的反应速率；
故答案为：CaSO₃转化为CaSO₄使溶液中SO₃^2-的浓度增大，加快SO₃^2-与NO₂的反应速率．

点评 本题考查了盖斯定律的应用、影响反应速率的因素、化学平衡移动、溶度积常数的应用等，题目综合性较强，难度中等，侧重于考查学生对化学原理的应用能力和计算能力．