Question

【題目】NOx會造成大氣污染，在工業上采用多種方法進行處理。

I.氧化法：煙氣中的NO經O3預處理后轉化為NO2，再用CaSO3懸濁液吸收NO2。

已知：常溫下，CaSO4的沉淀溶解平衡常數數值為9.1×10-6，CaSO3的沉淀溶解平衡常數數值為3.1×10-7。

（1）NO與O3反應過程的能量變化如下：

NO被O3氧化的總反應是化合反應，該反應的熱化學方程式為 ________。

（2）將CaSO3懸濁液靜置，取上層清液，測得pH約為8，用化學用語解釋其原因為________。

（3）用CaSO3懸濁液吸收NO2，將其轉化為HNO2，該反應的化學方程式為________。

（4）在實際吸收NO2的過程中，通過向CaSO3懸濁液中加入Na2SO4固體，提高NO2的吸收速率，從溶解平衡的角度解釋其原因：________。

II. 選擇性非催化還原法：該反應不使用催化劑，但必須在高溫有氧下利用NH3做還原劑與 NOx 進行選擇性反應：4NH3 + 4NO + O2 3N2 + 6H2O，不同溫度（T）下，反應時間（t）與NO濃度的關系如右圖所示。

（5）判斷該反應為________（填“吸熱”或“放熱”）反應，說明理由：________ 。

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濁液中存在：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入Na2SO4固體，由于CaSO4的Ksp較小，SO42-與Ca2+結合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)減小，平衡正向移動，導致c(SO32-)增大，從而使NO2的吸收速率加快 放熱 由圖像中T1下反應先達平衡可推斷T1>T2，由T1（高溫）時NO的平衡濃度高可推斷正反應是放熱反應

【解析】I. (1). 由左圖可知，NO和O3反應生成NO2和O2的熱化學方程式為：NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g) △H=－200.9kJ/mol ①，由右圖可知，NO和O2反應生成NO2的熱化學方程式為：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，故答案為：3NO(g) + O3(g) 3NO2(g) ΔH= -317.3 kJmol﹣1；

(2). CaSO3是強堿弱酸鹽，SO32－在溶液中發生水解反應：SO32- + H2O HSO3- + OH-，使溶液呈堿性，故答案為：SO32- + H2O HSO3- + OH-；

(3). 用CaSO3懸濁液吸收NO2，將其轉化為HNO2，氮元素的化合價從+4價降低到+3價，則硫元素的化合價從+4價升高到+6價，SO32－生成SO42－，根據得失電子守恒和原子守恒，該反應的化學方程式為：CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4，故答案為：CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4；

(4). 因CaSO3濁液中存在溶解平衡：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入Na2SO4固體，由于CaSO4的Ksp較小，SO42-與Ca2+結合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)減小，平衡正向移動，造成c(SO32-)增大，從而使NO2的吸收速率加快，故答案為：CaSO3濁液中存在：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入Na2SO4固體，由于CaSO4的Ksp較小，SO42-與Ca2+結合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)減小，平衡正向移動，導致c(SO32-)增大，從而使NO2的吸收速率加快；

II. (5). 據圖可知，在T1溫度下反應先達到平衡狀態，說明T1>T2，高溫時NO的平衡濃度高，說明該反應的正反應是放熱反應，故答案為：放熱；由圖像中T1下反應先達平衡可推斷T1>T2，由T1（高溫）時NO的平衡濃度高可推斷正反應是放熱反應。