Question

15．研究发现，含pm2.5的雾霾主要成分有SO₂、NO_x、C_xH_y及可吸入颗粒等．
（1）雾霾中能形成酸雨的物质是SO₂、NO_x
（2）NaClO₂溶液可以吸收SO₂、NO．在NaClO₂溶液中通入含有SO₂和NO的气体，反应温度为323K，NaClO₂溶液浓度为5×10^-3mol•L^-1．反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表

离子	SO42-	SO32-	NO3-	NO2-	Cl-
c/（mol•L-1）	8.35×10-4	6.87×10-6	1.5×10-4	1.2×10-5	3.4×10-3

①写出NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式3ClO₂^-+4NO+4OH^-=4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O
增加压强，NO的转化率提高（填“提高”“不变”或“降低”）．
②由实验结果可知，脱硫反应速率大于脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）．
原因是：除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高

（3）图1电解装置可将SO₂、NO转化为（NH₄）₂SO₄，
①阴极的电极反应式是NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O
②SO₂、NO通入电解装置中的体积比为5：2
（4）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如图2，脱硝率与温度，负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图3
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O
②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是350℃、负载率3%．

Answer 1

分析 （1）二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要气体；
（2）①亚氯酸钠具有氧化性，则NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为3ClO₂^-+4NO+4OH^-=4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O；正反应是体积减小的，则增加压强，NO的转化率提高；
②由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率．原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是二氧化硫的还原性强，易被氧化；
（3）①NO得电子生成铵根；
②SO₂失电子形成硫酸，结合反应原理计算；
（4）①图1可知，在催化剂的作用下，C₂H₄与NO、O₂反应最终生成N₂、CO₂、H₂O；
②为达到最佳脱硝效果，应满足脱硝率高，负载率低，适宜的温度．

解答 解：（1）二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要气体，即雾霾中能形成酸雨的物质是SO₂、NO_x，
故答案为：SO₂ 和 NO_X；
（2）①亚氯酸钠具有氧化性，且NaClO₂溶液呈碱性，则NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为3ClO₂^-+4NO+4OH^-=4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O；正反应是体积减小的，则增加压强，NO的转化率提高，
故答案为：3ClO₂^-+4NO+4OH^-=4NO₃^-+3Cl^-+2H₂O；提高；
②由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率．原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高，
故答案为：大于；NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高；
（3）①NO得电子生成铵根，反应离子方程式为：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，
故答案为：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O；
②SO₂失电子形成硫酸，反应方程式为：5SO₂+2NO+8H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$（NH₄）₂SO₄+4H₂SO₄，则SO₂、NO通入电解装置中的体积比为5：2，
故答案为：5：2；
（4）①图1可知，在催化剂的作用下，C₂H₄与NO、O₂反应最终生成N₂、CO₂、H₂O，反应总方程式为：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O，
故答案为：6NO+3O₂+2C₂H₄$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$3N₂+4CO₂+4H₂O；
②由图可知，b曲线的最高点处，脱硝率高，负载率低，适宜的温度，适合条件为350℃、负载率3%，
故答案为：350℃、负载率3%．

点评 本题考查较为综合，涉及电解原理应用、化学平衡及其影响、环境污染及治理等知识，题目难度较大，注意掌握电解原理、化学平衡及其影响，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及综合应用能力．