Question

【题目】NOx会造成大气污染，在工业上采用多种方法进行处理。

I.氧化法：烟气中的NO经O3预处理后转化为NO2，再用CaSO3悬浊液吸收NO2。

已知：常温下，CaSO4的沉淀溶解平衡常数数值为9.1×10-6，CaSO3的沉淀溶解平衡常数数值为3.1×10-7。

（1）NO与O3反应过程的能量变化如下：

NO被O3氧化的总反应是化合反应，该反应的热化学方程式为 ________。

（2）将CaSO3悬浊液静置，取上层清液，测得pH约为8，用化学用语解释其原因为________。

（3）用CaSO3悬浊液吸收NO2，将其转化为HNO2，该反应的化学方程式为________。

（4）在实际吸收NO2的过程中，通过向CaSO3悬浊液中加入Na2SO4固体，提高NO2的吸收速率，从溶解平衡的角度解释其原因：________。

II. 选择性非催化还原法：该反应不使用催化剂，但必须在高温有氧下利用NH3做还原剂与 NOx 进行选择性反应：4NH3 + 4NO + O2 3N2 + 6H2O，不同温度（T）下，反应时间（t）与NO浓度的关系如右图所示。

（5）判断该反应为________（填“吸热”或“放热”）反应，说明理由：________ 。

Answer 1

【答案】 3NO(g) + O3(g) 3NO2(g) ΔH= -317.3 kJmol﹣1 SO32- + H2O HSO3- + OH- CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4 CaSO3浊液中存在：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入Na2SO4固体，由于CaSO4的Ksp较小，SO42-与Ca2+结合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)减小，平衡正向移动，导致c(SO32-)增大，从而使NO2的吸收速率加快 放热 由图像中T1下反应先达平衡可推断T1>T2，由T1（高温）时NO的平衡浓度高可推断正反应是放热反应

【解析】I. (1). 由左图可知，NO和O3反应生成NO2和O2的热化学方程式为：NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g) △H=－200.9kJ/mol ①，由右图可知，NO和O2反应生成NO2的热化学方程式为：NO(g)＋O2(g)=NO2(g) △H=－58.2kJ/mol ②，①+2×②得3NO(g) + O3(g) 3NO2(g) ΔH= -317.3 kJmol﹣1，故答案为：3NO(g) + O3(g) 3NO2(g) ΔH= -317.3 kJmol﹣1；

(2). CaSO3是强碱弱酸盐，SO32－在溶液中发生水解反应：SO32- + H2O HSO3- + OH-，使溶液呈碱性，故答案为：SO32- + H2O HSO3- + OH-；

(3). 用CaSO3悬浊液吸收NO2，将其转化为HNO2，氮元素的化合价从+4价降低到+3价，则硫元素的化合价从+4价升高到+6价，SO32－生成SO42－，根据得失电子守恒和原子守恒，该反应的化学方程式为：CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4，故答案为：CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4；

(4). 因CaSO3浊液中存在溶解平衡：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入Na2SO4固体，由于CaSO4的Ksp较小，SO42-与Ca2+结合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)减小，平衡正向移动，造成c(SO32-)增大，从而使NO2的吸收速率加快，故答案为：CaSO3浊液中存在：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入Na2SO4固体，由于CaSO4的Ksp较小，SO42-与Ca2+结合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)减小，平衡正向移动，导致c(SO32-)增大，从而使NO2的吸收速率加快；

II. (5). 据图可知，在T1温度下反应先达到平衡状态，说明T1>T2，高温时NO的平衡浓度高，说明该反应的正反应是放热反应，故答案为：放热；由图像中T1下反应先达平衡可推断T1>T2，由T1（高温）时NO的平衡浓度高可推断正反应是放热反应。