Question

火力發(fā)電廠在發(fā)電過程中會釋放大量的
SO₂，CO，NO而造成污染，對燃煤煙氣進行脫硫、脫碳、脫硝等處理，以實現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用的目的．
（1）脫硫．
①用采用活性炭吸附含SO₂廢氣，2SO₂+O_2?2SO₃
某研究小組研究燃煤煙氣流速、溫度、水蒸氣含量等因素對SO₂吸收效率的影響，實驗結(jié)果如左圖所示．
A 水蒸氣含量10%，燃煤煙氣流速0.01L/s
B 水蒸氣含量5%，燃煤煙氣流速0.01L/s
C水蒸氣含量5%，燃煤煙氣流速0.025L/s
根據(jù)左圖所示，要提高燃煤煙氣中SO₂的吸收效率，煙氣流速應(yīng)選擇

 

L/s，溫度應(yīng)選擇

 

（填“高溫”或“低溫”），應(yīng)該

 

水蒸氣含量（填“提高”或“降低”）
②用惰性電極電解SO₂水溶液：H₂SO₃

通電  .

O₂↑+S↓+H₂O
裝置如右圖所示，S單質(zhì)將在

 

極得到（填“a”或“b”）
該電極的電極反應(yīng)式

 

不考慮溶液體積的變化，電解槽右池的pH將

 

（填“上升”、“降低”或“不變”）

物質(zhì)	CO	H2O	HCOOH
濃度/mol?L-1	0.5	1.5	0.5

（2）脫碳．將CO轉(zhuǎn)化為甲酸HCOOH的反應(yīng)為CO（g）+H₂O（g）?HCOOH （g），某溫度下的平衡常數(shù)為1.5．此溫度下，密閉容器中加入CO（g）與H₂O（g），某時刻測得各組分的濃度如右表：
反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式

 

；比較此時正、逆反應(yīng)速率的大小：v_正

 

 v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．到達平衡時H₂O的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

．
（3）脫硝．①煙氣聯(lián)合脫硝脫硫，可以有效提高可以顯著提高SO₂吸收效率，其主要原因在于NO對2SO₂+O_2?2SO₃起催化作用，試用化學方程式表示該過程（提示：催化劑參與反應(yīng)，但是質(zhì)量和化學性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有改變）

 

、

 

（不必配平）
②可以利用煙氣中CO作為還原劑，催化還原NO，同步脫硝脫碳，
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1；N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=182.6kJ?mol^-1
NO與CO反應(yīng)得到無污染產(chǎn)物的熱化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,熱化學方程式,化學平衡建立的過程,化學平衡常數(shù)的含義

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①從圖象分析，煙速流量越大，二氧化硫吸收率越低，溫度越高，吸收率越低，水蒸氣含量越大，吸收率越高，據(jù)此分析；
②依據(jù)電池反應(yīng)陽極上是氫氧根離子失電子生成氧氣的反應(yīng)，b為陽極，a為陰極，亞硫酸在陰極被還原為硫單質(zhì)；用總反應(yīng)方程式減去陽極反應(yīng)式可得陰極反應(yīng)式；
（2）化學平衡常數(shù)表達式K=

生成物濃度的冪次方乘積

反應(yīng)物濃度的冪次方乘積

，不列入固態(tài)和純液體物質(zhì)；Qc＜K時反應(yīng)正向進行，反之逆向進行；平衡轉(zhuǎn)化率利用三段式法計算；
（3）①NO做催化劑參與反應(yīng)，首先被氧化為NO₂，NO₂在氧化SO₂成SO₃；
②利用蓋斯定律解答．

解答： 解：（1）①從圖象分析，煙速流量越大，二氧化硫吸收率越低，溫度越高，吸收率越低，水蒸氣含量越大，吸收率越高，所以選擇：煙速流量小、溫度低、水蒸氣含量高的環(huán)境，故答案為：0.01；低溫；提高；
②依據(jù)電池反應(yīng)陽極上是氫氧根離子失電子生成氧氣的反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑b為陽極，a為陰極，亞硫酸在陰極被還原為硫單質(zhì)；用總反應(yīng)方程式減去陽極反應(yīng)式可得陰極反應(yīng)式為：4e-+H₂O+H₂SO₃=S↓+4OH^-，右池pH升高，故答案為：a；4e-+H₂O+H₂SO₃=S↓+4OH^-；上升；
（2）反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）?HCOOH （g）的平衡常數(shù)表達式為K=

c(HCOOH)

c(CO)?c(H2O)

；
Qc=0.50.5×1.5=0.67＜K=1.5，反應(yīng)正向進行，v（正）＞v（逆）；
               CO（g）+H₂O（g）?HCOOH （g）
反應(yīng)前（mol/L） 0.5    1.5       0.5
反應(yīng)了（mol/L）  x      x         x
平衡后（mol/L）0.5-x  1.5-x     0.5+x
K=

0.5+x

(0.5-x)?(1.5-x)

=1.5，解得：x=0.25mol/L，加入水蒸氣的濃度為：（1.5+0.5）mol/L=2.0mol/L，反應(yīng)的水蒸氣濃度為：0.25mol/L+0.5mol/L=0.75mol/L，所以水蒸氣的平衡轉(zhuǎn)化率為：

0.75mol/L

2mol/L

×100%=37.5%，
故答案為：K=

c(HCOOH)

c(CO)?c(H2O)

；v（正）＞v（逆）；37.5%；
（3）①NO做催化劑參與反應(yīng)，首先被氧化為NO₂，NO₂在氧化SO₂成SO₃，化學方程式為2NO+O₂=2NO₂，NO₂+SO₂=SO₃+NO，
故答案為：2NO+O₂=2NO₂；NO₂+SO₂=SO₃+NO；
②已知①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1；②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=182.6kJ?mol^-1
據(jù)蓋斯定律，①×2-②得：2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△=-748.6KJ/mol，
故答案為：2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△=-748.6KJ/mol．

點評：本題考查了影響化學平衡移動的條件、電解原理、化學平衡常數(shù)及濃度熵、熱化學方程式書寫，考查全面，有一定難度．