Question

雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一．消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法．

（1）NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图1所示：
①由图1可知SCR技术中的氧化剂为：

 

．
②图2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氢率，由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为：

 

、

 

．
③用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同

c(NO2)

c(NO)

对应的脱氢率如图3所示，脱氢效果最佳的

c(NO2)

c(NO)

=

 

．已知生成1mol N₂反应放出的热量为Q kJ，此时对应的脱氢反应的热化学方程式为

 

．
（2）利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO₂的常见方法，先将含SO₂的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，具体步骤如下：
SO₂（g）+H₂O（l）?H₂SO₃（l）?H⁺（aq）+HSO₃^-（aq）  I
HSO₃^-（aq）?H⁺（aq）+SO₃^2-（aq）Ⅱ
Ca（OH）₂（s）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）Ⅲ
Ca²⁺（aq）+SO₃^2-（aq）?CaSO₃（s）Ⅳ
④步骤Ⅱ的平衡常数K的表达式为

 

⑤该温度下，吸收液中c（Ca²⁺）一直保持为0.70mol/L，已知Ksp（CaSO₃）=1.4×10^-7，则吸收后溶液中的SO₃^2-的浓度．（写出计算过程，保留2位有效数字）

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①得电子化合价降低的反应物是氧化剂；
②温度越高，对设备的要求越高，所以如果催化剂在较低温度下能较大程度的脱氢即可；
③根据纵坐标判断，相同温度下，脱氢率越高的效果越好；生成1mol氮气放出QkJ热量，则生成2mol氮气放出2QkJ热量；
（2）④平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
⑤利用溶度积常数计算溶液中亚硫酸根离子浓度．

解答： 解：（1）①根据图象知，反应物是NO、NO₂和NH₃，生成物是N₂和H₂O，氮氧化物中N元素化合价由正化合价变为0价、氨气中N元素化合价由-3价变为0价，所以氧化剂是NO、NO₂，故答案为：NO、NO₂；
②根据图象知，脱氢率越高越好，但Cr作催化剂时温度高于Mn，温度越高，对设备要求越高，增大生产成本，且脱氢率增大较小，所以使用Mn作催化剂较好；根据图象知，在温度为200-250℃或范围内间任意温度，脱氢率较高，故答案为：Mn；200-250℃或范围内间任意温度；
③根据纵坐标判断，相同温度下，脱氢率越高的效果越好，所以其比值为1：1时最好；生成1mol氮气放出QkJ热量，则生成2mol氮气放出2QkJ热量，则其热化学反应方程式为2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol，
故答案为：1：1；2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol；
（2）④平衡常数K=

c(H+)．c(SO32-)

c(HSO3-)

，
故答案为：

c(H+)．c(SO32-)

c(HSO3-)

；
⑤C（SO₃^2- ）=

Ksp(CaSO3)

c(Ca2+)

=

1.4×10-7

0.70

mol/L=2.0×10^-7 mol/L，
故答案为：2.0×10^-7 mol/L．

点评：本题考查较综合，涉及图象分析、难溶物的溶解平衡、平衡常数的含义等知识点，利用溶度积常数、平衡常数等知识点进行计算，注意图象分析中的曲线的变化趋势，题目难度中等．