Question

（16分）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31-1所示：
 
①由图31-1可知SCR技术中的氧化剂为：             。
②图31-2是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，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)对应的脱氮率如图31-3所示，脱氮效果最佳的c(NO₂)/c(NO)=                。已知生成1molN₂反应放出的热量为QkJ，此时对应的脱氮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

（1）① NO、NO₂  （2分）  ② Mn （2分）  200-250℃或范围内间任意温度（2分）
③1:1 （2分）    2NH₃(g)+NO(g)+NO₂(g)2N₂(g)+3H₂O(g)　ΔH＝-2QkJ/mol （3分）
(2) ④K＝ （2分）
⑤c(SO₃^2－)＝ mol/L＝2×10^-7mol/L（3分）

解析试题分析：（1）①根据反应前后元素化合价变化可知，氨气中氮元素的化合价从－3价升高到0价，失去电子被氧化做还原剂；氮氧化合中氮元素的化合价降低，得到电子被还原做氧化剂，因此氧化剂是NO、NO₂。
②根据图像可知，两种催化剂的脱氮率几乎是相同的，但Mn所在曲线的温度低，所以由图可知最佳的催化剂和相应的温度分别为Mn和200～250℃或范围内间任意温度。
③根据图像可知c(NO₂)/c(NO)＝1:1是脱氮率最高，由于每生成1molN₂反应放出的热量为QkJ，所以此时对应的脱氮反应的热化学方程式为2NH₃(g)+NO(g)+NO₂(g)2N₂(g)+3H₂O(g)　ΔH＝-2QkJ/mol。
(2) ④化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据化学方程式可知，该反应的平衡常数表达式K＝。
⑤根据硫酸钙的溶度积常数表达式Ksp(CaSO₃)＝c(Ca²⁺)·c(SO₃^2－)可知，c(SO₃^2－)＝mol/L＝2×10^-7mol/L。
考点：考查氧化还原反应、外界条件对平衡状态的影响、平衡常数以及溶度积常数的有关计算