Question

【題目】霧霾天氣嚴重影響人們的生活質量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。

（1）NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖1所示：

①由圖1可知SCR技術中的氧化劑為： 。

②圖2是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知最佳的催化劑和相應的溫度分別為： 。

③用Fe做催化劑時，在氨氣足量的情況下，不同c(NO2)/c(NO)對應的脫氮率如圖3所示，脫氮效果最佳的c(NO2)/c(NO)＝ 。已知生成1 mol N2反應放出的熱量為Q kJ，此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為 。

（2）利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO2的常見方法，先將含SO2的廢氣溶于水，再用飽和石灰漿吸收，具體步驟如下：

SO2(g)＋H2O(l)H2SO3(l)H＋(aq)＋HSO (aq) Ⅰ

HSO (aq) H＋(aq)＋SO (aq) Ⅱ

Ca(OH)2(s) Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) Ⅲ

Ca2＋(aq)＋SO (aq) CaSO3(s) Ⅳ

④步驟Ⅱ的平衡常數K的表達式為 。

⑤該溫度下，測定吸收后液體中c(Ca2＋)一直保持為0.70 mol/L，已知Ksp(CaSO3)＝1.4×10－7，試計算吸收后溶液中的SO的濃度。(寫出計算過程)

Answer 1

【答案】（1）①NO、NO2

②Mn、200－250℃或范圍內間任意溫度

③1∶1；2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－2QkJ/mol

（2）④K＝

⑤c(SO32-)＝＝mol/L＝2×10－7 mol/L

【解析】

試題分析：（1）①根據反應前后元素化合價變化可知，氨氣中氮元素的化合價從－3價升高到0價，失去電子被氧化做還原劑；氮氧化合中氮元素的化合價降低，得到電子被還原做氧化劑，因此氧化劑是NO、NO2。

故答案為：NO、NO2；

②根據圖像可知，兩種催化劑的脫氮率幾乎是相同的，但Mn所在曲線的溫度低，所以由圖可知最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn和200～250℃或范圍內間任意溫度。

故答案為：Mn、200－250℃或范圍內間任意溫度；

③根據圖像可知c(NO2)/c(NO)＝1∶1時脫氮率最高，由于每生成1 mol N2反應放出的熱量為Q kJ，所以此時對應的脫氮反應的熱化學方程式為2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－2Q kJ/mol。

故答案為：1∶1；2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g) ΔH＝－2QkJ/mol；

（2）④化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據化學方程式可知，該反應的平衡常數表達式K＝。

⑤根據亞硫酸鈣的溶度積常數表達式Ksp(CaSO3)＝c(Ca2＋)·c(SO32-)可知，c(SO32-)＝

＝mol/L＝2×10－7 mol/L。