Question

【題目】煙氣(主要污染物SO2、NOx)經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為：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）反應3NO(g)＋O3(g)=3NO2(g)的△H=_______mol·L－1。

（2）室溫下，固定進入反應器的NO、SO2的物質的量，改變加入O3的物質的量，反應一段時間后體系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)隨反應前n(O3)：n(NO)的變化見右圖。

①當n(O3)：n(NO)>1時，反應后NO2的物質的量減少，其原因是_________________

②增加n(O3)，O3氧化SO2的反應幾乎不受影響，其可能原因是___________________。

（3）當用CaSO3水懸浮液吸收經O3預處理的煙氣時，溶液(pH約為 8)中SO32－將NO2轉化為NO2－，其離子方程式為：_________________________________________________________________________________

（4）CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液，達到平衡后溶液中c(SO32－)=_____________________________[用c(SO42－)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示]；CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率，其主要原因是__________________________________________________________________

（5）甲醇燃料電池在堿性溶液中的電極反應式。正極_________________________________；負極____________________________________________________________________________

Answer 1

【答案】 －317.3 O3將NO2氧化成更高價氮氧化物 SO2與O3的反應速率慢 SO32－＋2NO2＋2OH－=SO42－＋2NO2－＋H2O Ksp(CaSO3)×c(SO42－)/Ksp(CaSO4) CaSO3轉化為CaSO4使溶液中SO32－的濃度增大，加快SO32－與NO2的反應速率 3O2 + 6H2O + 12e－ ＝ 12OH－ 2CH3OH - 12e－ + 16OH－ ＝ 2CO32- + 12H2O

【解析】（1）設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

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

（2）①O3氧化性強，當n(O3)：n(NO)>1時，過量的O3可將NO2進一步氧化為更高價氮氧化物（或生成了N2O5）；②根據圖像可觀察到，增加O3的物質的量，SO2的含量變化不大，可能是SO2與O3的反應速率慢，使得O3的含量對該反應的反應速率影響不大。

（3）根據題意，pH約為8的溶液中SO32- 將NO2轉化為NO2-，N元素化合價由+4變為+3，被還原，則SO32-被氧化，生成SO42-，根據電子守恒，n(SO32-) :n(NO2)=1:2，可知還需要OH-參與反應，該化學反應方程式為SO32-+2 NO2+2OH-= SO42-+ 2NO2-+H2O；

（4）CaSO3水懸浮液中加入Na2SO4溶液，離子反應方程式為CaSO3+SO42-CaSO4+SO32-，平衡常數，即，故；根據離子反應方程式可知加入Na2SO4溶液，CaSO3轉化為CaSO4使溶液中SO32－的濃度增大，加快SO32－與NO2的反應速率；

（5）甲醇燃料電池在堿性溶液中的電極反應式，正極：3O2 + 6H2O+12e－＝12OH－，負極：2CH3OH-12e－+16OH－＝ 2CO32-+ 12H2O。