Question

【题目】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)＋1/2O2(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=_______mol·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)的变化见右图。

①当n(O3)：n(NO)>1时，反应后NO2的物质的量减少，其原因是_________________

②增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其可能原因是___________________。

（3）当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时，溶液(pH约为 8)中SO32－将NO2转化为NO2－，其离子方程式为：_________________________________________________________________________________

（4）CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液，达到平衡后溶液中c(SO32－)=_____________________________[用c(SO42－)、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__________________________________________________________________

（5）甲醇燃料电池在碱性溶液中的电极反应式。正极_________________________________；负极____________________________________________________________________________

Answer 1

【答案】 －317.3 O3将NO2氧化成更高价氮氧化物 SO2与O3的反应速率慢 SO32－＋2NO2＋2OH－=SO42－＋2NO2－＋H2O Ksp(CaSO3)×c(SO42－)/Ksp(CaSO4) CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32－的浓度增大，加快SO32－与NO2的反应速率 3O2 + 6H2O + 12e－ ＝ 12OH－ 2CH3OH - 12e－ + 16OH－ ＝ 2CO32- + 12H2O

【解析】（1）设NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g) △H1=－200．9kJ·mol－1 ①

NO(g)＋1/2O2(g)=NO2(g) △H2=－58.2kJ·mol－1 ②

根据盖斯定律推知，3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g) △H3=①+2×②=－317.3mol·L－1；

（2）①O3氧化性强，当n(O3)：n(NO)>1时，过量的O3可将NO2进一步氧化为更高价氮氧化物（或生成了N2O5）；②根据图像可观察到，增加O3的物质的量，SO2的含量变化不大，可能是SO2与O3的反应速率慢，使得O3的含量对该反应的反应速率影响不大。

（3）根据题意，pH约为8的溶液中SO32- 将NO2转化为NO2-，N元素化合价由+4变为+3，被还原，则SO32-被氧化，生成SO42-，根据电子守恒，n(SO32-) :n(NO2)=1:2，可知还需要OH-参与反应，该化学反应方程式为SO32-+2 NO2+2OH-= SO42-+ 2NO2-+H2O；

（4）CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液，离子反应方程式为CaSO3+SO42-CaSO4+SO32-，平衡常数，即，故；根据离子反应方程式可知加入Na2SO4溶液，CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32－的浓度增大，加快SO32－与NO2的反应速率；

（5）甲醇燃料电池在碱性溶液中的电极反应式，正极：3O2 + 6H2O+12e－＝12OH－，负极：2CH3OH-12e－+16OH－＝ 2CO32-+ 12H2O。