Question

霧霾天氣嚴重影響人們的生活質量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一．消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法．

（1）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術．反應原理如圖1所示：
①由圖1可知SCR技術中的氧化劑為：

 

．
②圖2是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氫率，由圖可知最佳的催化劑和相應的溫度分別為：

 

、

 

．
③用Fe做催化劑時，在氨氣足量的情況下，不同

c(NO2)

c(NO)

對應的脫氫率如圖3所示，脫氫效果最佳的

c(NO2)

c(NO)

=

 

．已知生成1mol N₂反應放出的熱量為Q kJ，此時對應的脫氫反應的熱化學方程式為

 

．
（2）利用噴霧干燥法脫硫工藝是除去SO₂的常見方法，先將含SO₂的廢氣溶于水，再用飽和石灰漿吸收，具體步驟如下：
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步驟Ⅱ的平衡常數K的表達式為

 

⑤該溫度下，吸收液中c（Ca²⁺）一直保持為0.70mol/L，已知Ksp（CaSO₃）=1.4×10^-7，則吸收后溶液中的SO₃^2-的濃度．（寫出計算過程，保留2位有效數字）

Answer 1

考點：化學平衡常數的含義,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①得電子化合價降低的反應物是氧化劑；
②溫度越高，對設備的要求越高，所以如果催化劑在較低溫度下能較大程度的脫氫即可；
③根據縱坐標判斷，相同溫度下，脫氫率越高的效果越好；生成1mol氮氣放出QkJ熱量，則生成2mol氮氣放出2QkJ熱量；
（2）④平衡常數K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比；
⑤利用溶度積常數計算溶液中亞硫酸根離子濃度．

解答： 解：（1）①根據圖象知，反應物是NO、NO₂和NH₃，生成物是N₂和H₂O，氮氧化物中N元素化合價由正化合價變為0價、氨氣中N元素化合價由-3價變為0價，所以氧化劑是NO、NO₂，故答案為：NO、NO₂；
②根據圖象知，脫氫率越高越好，但Cr作催化劑時溫度高于Mn，溫度越高，對設備要求越高，增大生產成本，且脫氫率增大較小，所以使用Mn作催化劑較好；根據圖象知，在溫度為200-250℃或范圍內間任意溫度，脫氫率較高，故答案為：Mn；200-250℃或范圍內間任意溫度；
③根據縱坐標判斷，相同溫度下，脫氫率越高的效果越好，所以其比值為1：1時最好；生成1mol氮氣放出QkJ熱量，則生成2mol氮氣放出2QkJ熱量，則其熱化學反應方程式為2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol，
故答案為：1：1；2NH₃（g）+NO（g）+NO₂（g）?2N₂（g）+3H₂O（g）△H=-2QkJ/mol；
（2）④平衡常數K=

c(H+)．c(SO32-)

c(HSO3-)

，
故答案為：

c(H+)．c(SO32-)

c(HSO3-)

；
⑤C（SO₃^2- ）=

Ksp(CaSO3)

c(Ca2+)

=

1.4×10-7

0.70

mol/L=2.0×10^-7 mol/L，
故答案為：2.0×10^-7 mol/L．

點評：本題考查較綜合，涉及圖象分析、難溶物的溶解平衡、平衡常數的含義等知識點，利用溶度積常數、平衡常數等知識點進行計算，注意圖象分析中的曲線的變化趨勢，題目難度中等．