Question

【題目】有效去除NO是環(huán)境治理的重大課題。回答下列問(wèn)題：

(1)NaClO2氧化去除NO

已知：5 NaClO2(aq)+4HCl(aq)＝4ClO2(g)+2H2O(l)+5NaCl(aq) △H1

5NO(g)+3ClO2(g)+4H2O(l)＝5HNO3(aq)+3HCl(aq) △H2

則反應(yīng)4NO(g)+3NaClO2(aq)+2H2O(l)＝4HNO3(aq)+3NaCl(aq)

△H＝_____(用含△H1、△H2的代數(shù)式表示)

(2)過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)氧化去除NO

第一步：NO在堿性環(huán)境中被Na2S2O8氧化為NaNO2

第二步：NaNO2繼續(xù)被氧化為NaNO3，反應(yīng)為NO2﹣+S2O82﹣+2OH﹣NO3﹣+2SO42﹣+H2O。

不同溫度下，平衡時(shí)NO2﹣的脫除率與過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度的關(guān)系如圖所示。

①平衡時(shí)b、d兩點(diǎn)的濃度：c(S2O82﹣)b_____c(S2O82﹣)d(填“＞”、“＜”或“＝”)

②a、b、c三點(diǎn)平衡常數(shù)K由大到小的順序?yàn)?/span>_____，原因是_____。

③常溫下，反應(yīng)中NO2﹣、S2O82﹣的初始濃度均為 x molL﹣1，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)溶液pH＝14，NO3﹣濃度為 y molL﹣1(忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為_____。

(3)連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)還原去除NO。若用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)溶液還原NO去除污染，再電解生成的NaHSO3，可再生Na2S2O4，其電解過(guò)程如圖所示，質(zhì)子膜允許H+和H2O通過(guò)。陰極的電極反應(yīng)式為_____，將處理 n molNO后的溶液電解至恰好完全再生時(shí)，理論上生成的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_____L。

Answer 1

【答案】(3△H1+4△H2) ＜ K(b)＞K(a)＝K(c) 據(jù)圖可知反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故溫度升高平衡常數(shù)增大，又因?yàn)?/span>T(b)＞T(a)＝T(c)，則K(b)＞K(a)＝K(c) 2HSO3﹣+2e﹣+2H+＝S2O42﹣+2H2O 11.2n

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；

(2)①由圖可知，過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，反應(yīng)有利于反應(yīng)正向，且平衡時(shí)過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)減小；

②由圖可知，過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高化學(xué)平衡常數(shù)增大；

③常溫下，反應(yīng)中NO2﹣、S2O82﹣的初始濃度均為 x molL﹣1，NO3﹣濃度為 y molL﹣1，那么平衡時(shí)，NO2﹣、S2O82﹣的濃度均為(x﹣y)molL﹣1，SO42﹣的濃度為2ymolL﹣1，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)溶液pH＝14，則此時(shí)OH﹣的濃度為1mol/L，根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比進(jìn)行計(jì)算；

(3)用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)溶液還原NO去除污染，再電解生成的 NaHSO3，可再生Na2S2O4，陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，為NaHSO3放電；n molNO后的溶液電解至恰好完全再生時(shí)，生成氮?dú)猓�轉(zhuǎn)移電子為2nmol，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算。

(1)已知：①5 NaClO2 (aq)+4HCl(aq)＝4ClO2(g)+2H2O(l)+5NaCl(aq) △H1

②5NO(g)+3ClO2(g)+4H2O(l)＝5HNO3(aq)+3HClaq) △H2

根據(jù)蓋斯定律(3×①+4×②)可得：4NO(g)+3NaClO2(aq)+2H2O(l)＝4HNO3(aq)+3NaCl(aq) △H＝(3△H1+4△H2)；

(2)①由圖可知，過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，反應(yīng)有利于反應(yīng)正向，則溫度升高，平衡時(shí)過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)減小，因此c(S2O82﹣)b＜c(S2O82﹣)d；

②由圖可知，過(guò)硫酸鈉(Na2S2O8)初始濃度相同，溫度升高，NO2﹣的脫除率增大，說(shuō)明溫度升高有利于正方向，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故溫度升高化學(xué)平衡常數(shù)增大，又因?yàn)?/span>T(b)＞T(a)＝T(c)，則K(b)＞K(a)＝K(c)；

③常溫下，反應(yīng)中NO2﹣、S2O82﹣的初始濃度均為 x molL﹣1，NO3﹣的平衡濃度為 y molL﹣1，則平衡時(shí)，NO2﹣、S2O82﹣的濃度均為(x﹣y)molL﹣1，SO42﹣的濃度為2ymolL﹣1，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)溶液pH＝14，則此時(shí)OH﹣的濃度為1mol/L，故反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝；

(3)用連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)溶液還原NO去除污染，再電解生成的 NaHSO3，可再生Na2S2O4，陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，為NaHSO3放電，反應(yīng)為：2HSO3﹣+2e﹣+＝S2O42﹣+2H2O；處理n molNO后的溶液電解至恰好完全再生時(shí)，生成氮?dú)猓�轉(zhuǎn)移電子為2nmol，因此理論上生成的O2為0.5nmol，體積為0.5nmol×22.4L/mol＝11.2nL。