Question

12．烟气（主要污染物SO₂、NO_x）经O₃预处理后用CaSO₃水悬浮液吸收，可减少烟气中SO₂、NO_x的含量．O₃氧化烟气中SO₂、NO_x的主要反应的化学方程式及室温下的平衡常数如下：
NO+O₃═NO₂+O₂K₁=5.76×10³⁴
SO₂+O₃═SO₃+O₂K₂=1.06×10⁴¹
SO₂+NO₂═SO₃+NO   K₃=1.84×10⁶
（1）已知：
O₃（g）$\stackrel{604，.3kJ•mol-1}{→}$3O（g）
NO（g）$\stackrel{631.4kJ•mol-1}{→}$N（g）+O（g）
NO₂（g）$\stackrel{937.5kJ•mol-1}{→}$N（g）+2O（g）
则反应3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）的△H=-314kJ•mol．
（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，反应相同时间后体系中n（NO）、n（NO₂）和n（SO₂）随反应前n（O₃）：n（NO）的变化见图．
①当n（O₃）：n（NO）＞1时，反应后NO₂的物质的量减少，其原因是O₃将NO₂氧化为更高价态氮氧化物；
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反应几乎不受影响，其可能原因是SO₂与O₃的反应速率慢；
③为了增加SO₂的转化效率可以采取的措施是使用催化剂（或升温、加压等），．
（3）当用CaSO₃水悬浮液吸收经O₃预处理的烟气时，清液（pH约为8）中SO₃^2-将NO₂转化为NO₂^-，其离子方程式为SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O．
（4）CaSO₃水悬浮液中加入浓Na₂SO₄溶液，能提高NO₂的吸收速率，其主要原因是CaSO₃转化为CaSO₄使溶液中SO₃^2-的浓度增大，加快SO₃^2-与NO₂的反应速率．

Answer 1

分析 （1）反应热等于反应物断开化学键吸收的热量与形成化学键放出的能量的代数和；
（2）①臭氧具有强氧化性，能氧化生成的NO₂；
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反应几乎不受影响，说明浓度对反应速率影响较小，可能是其反应速率较慢；
③增加SO₂的转化效率可以采取的措施是加快反应速率使平衡正向移动，所以可以使用催化剂（或升温、加压等）；
（3）溶液pH约为8，说明溶液呈碱性，SO₃^2-将NO₂转化为NO₂^-，同时SO₃^2-被氧化生成SO₄^2-，根据反应物和生成物书写离子方程式；
（4）根据CaSO₃+SO₄^2-=CaSO₄+SO₃^2-知，加入硫酸钠导致亚硫酸根离子浓度增大，浓度越大反应速率越大．

解答 解：（1）反应3NO（g）+O₃（g）═3NO₂（g）的△H=604.3kj/mol+3×631.4kj/mol-3×937.5kj/mol=-314kj/mol，故答案为：-314；
（2）①当n（O₃）：n（NO）＞1时，臭氧过量，臭氧具有强氧化性，能将反应后NO₂氧化为更高价氮氧化物，导致二氧化氮减少，故答案为：O₃将NO₂氧化为更高价态氮氧化物；
②增加n（O₃），O₃氧化SO₂的反应几乎不受影响，说明浓度对反应速率影响较小，可能是其反应速率较慢，故答案为：SO₂与O₃的反应速率慢；
③增加SO₂的转化效率可以采取的措施是加快反应速率使平衡正向移动，所以可以使用催化剂（或升温、加压等），故答案为：使用催化剂（或升温、加压等）； 
（3）溶液pH约为8，说明溶液呈碱性，SO₃^2-将NO₂转化为NO₂^-，同时SO₃^2-被氧化生成SO₄^2-，根据反应物和生成物书写离子方程式为SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O，故答案为：SO₃^2-+2NO₂+2OH^-=SO₄^2-+2NO₂^-+H₂O；
（4）根据CaSO₃+SO₄^2-=CaSO₄+SO₃^2-知，加入硫酸钠导致c（SO₃^2-）增大，浓度越大反应速率越大，所以加快反应速率，提高NO₂的吸收速率，故答案为：CaSO₃转化为CaSO₄使溶液中SO₃^2-的浓度增大，加快SO₃^2-与NO₂的反应速率．

点评 本题为2015年江苏省高考题，反应速率影响因素、氧化还原反应离子方程式的书写、盖斯定律等知识点，综合性较强，侧重考查学生分析计算能力，知道常见物质的性质、离子方程式书写规则，题目难度中等．