Question

【題目】燃煤煙氣脫除SO2及NOx對解決霧霾污染很重要，脫硫脫硝的方法很多，一種ClO2氣相氧化法反應機理和速率常數（K）如下:

脫硝:①NO(g)+ ClO2(g)= NO2(g)+ ClO(g) △H1 k1=l.7×1011mL·(mol·s)-1

②NO(g)+ ClO(g)= NO2(g)+Cl(g) △H2 k2=8.8×1012 mL·(mol·s)-1

脫硫：③SO2(g)+ClO2(g)=SO3(g)+ClO(g) △H3 k3=2.1×10-4 mL·(mol·s)-1

④SO2(g)+ClO(g)=SO3(g)+ Cl(g) △H 4 k4=6.9×1011 mL·(mol·s)-1

兩過程中產生的Cl可與ClO2進一步反應，如:

⑤C1(g)+ClO2(g)=2ClO(g) △H5

（1）同時脫硫脫硝反應NO(g)+SO2(g)+2ClO2(g)=NO2(g)+SO3(g)+ 2ClO(g)的反應熱最簡表達式△H=____________。

（2）己知反應③④的速率方程分別為v正=k3·c (SO2) · c (ClO2)、v正=k4·c (SO2) · c (ClO)，試判斷兩反應的活化能大小，E3____________E4（填“>”“<”或“=”）。控制脫硫速度的關鍵步驟是____________反應（填③或④）

（3）SO2、NO單獨氧化及同時氧化對兩氣體氧化率變化如圖，同時氧化對____________氣體的氧化率影響明顯，結合①③④反應及其速率常數分析原因____________。

（4）氣相中水蒸氣含量提高，SO2單獨氧化率會迅速提升，并生成兩種常見的酸，請寫出該過程化學反應方程式__________________________________。

（5）“濕式吸收法”利用吸收劑與SO2發生反應從而達脫硫目的。

①下列適合作該法吸收劑的是____________（填序號）。

A．氨水 B． Na2SO4溶液 C． Na2CO3 溶液D． NaHSO4溶液

②用石灰水也可吸收SO2，生成亞硫酸鈣濁液。

計算 CaSO3(s)+H+(aq)Ca2+(aq)+HSO3-(aq)的平衡常數K=____________。25℃時，H2SO3電離常數為：K1=1.41×10-2，K2=6.30×10-8 Ksp=6.76×10-3

Answer 1

【答案】 △H1+△H3 > ③ SO2 k3顯示單獨氧化SO2時產生ClO過慢，同時氧化時反應①產生的ClO 部分與SO2作用，使SO2的氧化率提高明顯。 5SO2+2ClO2+6H2O = 5H2SO4+2HCl AC 1.07×l05mol/L

【解析】（1）根據蓋斯定律可知①+②即得到同時脫硫脫硝反應NO(g)+SO2(g)+2ClO2(g)＝NO2(g)+SO3(g)+ 2ClO(g)的反應熱最簡表達式△H=△H1+△H3。（2）反應③的平衡常數很小，而反應④的平衡常數很大，因此兩反應的活化能大小：E3＞E4。反應③的平衡常數很小，所以控制脫硫速度的關鍵步驟是③反應；（3）根據圖像可知k3顯示單獨氧化SO2時產生ClO過慢，同時氧化時反應①產生的ClO 部分與SO2作用，使SO2的氧化率提高明顯。（4）氣相中水蒸氣含量提高，SO2單獨氧化率會迅速提升，并生成兩種常見的酸，說明SO2倍氧化硫酸，同時還有鹽酸生成，反應的化學反應方程式為5SO2+2ClO2+6H2O＝5H2SO4+2HCl。（5）①A．氨水能吸收酸性氧化物SO2，A正確；B．Na2SO4溶液與SO2不反應，B錯誤；C．Na2CO3 溶液顯堿性，能吸收SO2，C正確；D．NaHSO4溶液與SO2不反應，D錯誤，答案選AC。②CaSO3(s)+H+(aq)Ca2+(aq)+HSO3-(aq)的平衡常數K==1.07×l05mol/L。