Question

【題目】煤燃燒的煙氣中含有SO2和NO，直接排放會形成酸雨、污染大氣，因此對煙氣進行脫硫、脫硝具有重要意義。

（1）選擇性催化還原技術是目前成熟的煙氣脫硝技術，即在金屬催化劑作用下，用還原劑（如NH3）選擇性地與NO反應生成N2和H2O。

①已知：4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH = -905.5kJ/mol

N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH =+180 kJ/mol

則該方法中主要反應的熱化學方程式是（請補充完整）：

4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g) ΔH =_________

②該方法控制反應溫度在315~400℃之間，反應不宜過低也不能過高的原因是_________。

③氨氮比[n(NH3)/n(NO)]的大小會影響該方法的脫硝率。350℃時，只改變NH3的投放量，反應物X的轉化率與氨氮比的關系如右圖，則X是_____（填化學式）。氨氮比由0.5增加到1.0時，脫硝主要反應的平衡將向____________方向移動。當氨氮比大于1.0時，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是___________。

（2）將煙氣中的SO2、NO經O3處理后，再用CaSO3懸濁液吸收，可脫硫、脫硝。

已知：O3氧化煙氣中SO2、NO的主要反應為：

NO + O3NO2 + O2； 2NO + O2 2NO2； SO2+ O3SO3 + O2

用CaSO3懸濁液（pH=8）吸收經O3處理后的煙氣時，NO2轉化為NO2-，離子方程式為

_____________。

② 在CaSO3懸濁液中加入Na2SO4溶液可提高NO2的吸收速率，請結合化學原理進行解釋___________________________。

③煙氣經處理后最終得到含Na+、NO2－、SO42－的吸收液。t℃時，向吸收液中加入AgNO3溶液至SO42－恰好完全沉淀（即SO42－濃度等于1.0×10-5 mol·L-1）時，c(NO2－)=_______mol/L。[t℃時，AgNO2（亞硝酸銀）的 Ksp= 9.0×10-4、Ag2SO4的Ksp=4.0×10-5。]

Answer 1

【答案】 －1625.5kJ/mol 溫度過低，反應速率小（或溫度過低，催化劑活性降低）；溫度過高，使脫硝主要反應的平衡向逆反應方向移動，脫硝率降低。 NH3 正反應 過量氨氣與氧氣反應生成NO CaSO3＋2NO2＋2OH－CaSO4＋2NO2－＋H2O CaSO3（s）+ SO42－(aq)CaSO4(s) + SO32－(aq)，CaSO3轉化為CaSO4，使溶液中SO32－濃度增大，加快SO32－與NO2的反應速率。 4.5×10－4

【解析】試題分析：（1）①根據蓋斯定律計算4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g)的ΔH；②根據平衡移動、反應速率選擇反應條件；③增加一種反應物，平衡正向移動；增大氨氣的濃度平衡將向正方向移動；當氨氮比大于1.0時，氨氣過量，過量氨氣與氧氣發生4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)反應；（2）

用CaSO3懸濁液（pH=8）吸收經O3處理后的煙氣時，NO2轉化為NO2-，N元素化合價降低被還原，CaSO3被氧化為CaSO4；

② 在CaSO3懸濁液中加入Na2SO4溶液，CaSO3轉化為CaSO4，使溶液中SO32－濃度增大。

③t℃時，根據Ag2SO4的Ksp=4.0×10-5可計算SO42－恰好完全沉淀時銀離子濃度，再根據AgNO2的 Ksp計算c(NO2－)；

解析：（1）①根據蓋斯定律

① 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) ΔH = -905.5kJ/mol

② N2(g) + O2(g) 2NO(g) ΔH =+180 kJ/mol

①－②×4得4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(g)的ΔH=－1625.5kJ/mol；②溫度過低，反應速率小（或溫度過低，催化劑活性降低）；溫度過高，使脫硝主要反應的平衡向逆反應方向移動，脫硝率降低，所以反應溫度在315~400℃之間；③氨氣轉化率減小，所以應該增大氨氣的投放；增大反應物的濃度平衡將向正方向移動；當氨氮比大于1.0時，氨氣過量，過量氨氣與氧氣發生4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)反應，所以NO濃度增加；

（2）用CaSO3懸濁液（pH=8）吸收經O3處理后的煙氣時，NO2轉化為NO2-，N元素化合價降低被還原，CaSO3被氧化為CaSO4，離子方程式為CaSO3＋2NO2＋2OH－CaSO4＋2NO2－＋H2O ；

② 在CaSO3懸濁液中加入Na2SO4溶液，CaSO3（s）+ SO42－(aq)CaSO4(s) + SO32－(aq)，CaSO3轉化為CaSO4，使溶液中SO32－濃度增大，加快SO32－與NO2的反應速率CaSO3轉化為CaSO4，使溶液中SO32－濃度增大。

③t℃時，根據Ag2SO4的K/span>sp=4.0×10-5可計算SO42－恰好完全沉淀時銀離子濃度，根據AgNO2的 Ksp，c(NO2－)= 4.5×10－4 。