烟气脱硫脱硝技术是环境科学研究的热点。某小组模拟O3氧化结合(NH4)2SO3溶液吸收法同时脱除SO2和NO的过程示意图如图1。

(1)气体反应器中的主要反应原理及相关数据如表。
反应 | 平衡常数(25℃) | 活化能/(kJ/mol) |
反应a:2O3(g)⇌3O2(g)△H1=-286.6kJ/mol | 1.6×1057 | 24.6 |
反应b:NO(g)+O3(g)⇌NO2(g)+O2(g)△H2=-200.9kJ/mol | 6.2×1034 | 3.17 |
反应c:SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)△H3 | 1.1×1041 | 58.17 |
-241.6kJ/mol
-241.6kJ/mol
。②其他条件不变时,高于150℃,在相同时间内SO2和NO的转化率均随温度升高而降低,原因是
高于150℃,温度升高,反应a的速率增大,c(O3)减小,反应b和c的速率减小,导致SO2和NO的转化率均降低
高于150℃,温度升高,反应a的速率增大,c(O3)减小,反应b和c的速率减小,导致SO2和NO的转化率均降低
。③其他条件不变,SO2和NO初始的物质的量浓度相等时,经检测装置1分析,在相同时间内,SO2和NO的转化率随O3的浓度的变化如图2。结合数据分析NO的转化率高于SO2的原因
反应b的活化能小于反应c,反应b的速率大于反应c,因此NO的转化率高于SO2
反应b的活化能小于反应c,反应b的速率大于反应c,因此NO的转化率高于SO2
。(2)其他条件不变,SO2和NO初始的物质的量浓度相等时,经检测装置2分析,在相同时间内,O3与NO的物质的量之比对SO2和NO脱除率的影响如图3。
①(NH4)2SO3溶液显碱性,用化学平衡原理解释:
溶液中存在:SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-、NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+,SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度,使溶液显碱性
溶液中存在:SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-、NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+,SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度,使溶液显碱性
。②O3的浓度很低时,SO2的脱除率超过97%,原因是
(NH4)2SO3溶液直接与SO2反应是脱除SO2的主要原因
(NH4)2SO3溶液直接与SO2反应是脱除SO2的主要原因
。③在吸收器中,SO32-与NO2反应生成NO2-和SO42-的离子方程式是
2NO2+3SO32-+H2O=2NO2-+SO42-+2HSO3-
2NO2+3SO32-+H2O=2NO2-+SO42-+2HSO3-
。④在吸收器中,随着吸收过程的进行,部分NH4+被转化为N2,反应中NH4+和N2的物质的量之比为1:1,该反应的离子方程式是
NO2-+NH4+=N2↑+2H2O
NO2-+NH4+=N2↑+2H2O
。【考点】化学平衡的影响因素;“三废”处理与环境保护.
【答案】-241.6kJ/mol;高于150℃,温度升高,反应a的速率增大,c(O3)减小,反应b和c的速率减小,导致SO2和NO的转化率均降低;反应b的活化能小于反应c,反应b的速率大于反应c,因此NO的转化率高于SO2;溶液中存在:SO32-+H2O⇌HSO3-+OH-、NH4++H2O⇌NH3•H2O+H+,SO32-的水解程度大于NH4+的水解程度,使溶液显碱性;(NH4)2SO3溶液直接与SO2反应是脱除SO2的主要原因;2NO2+3SO32-+H2O=2NO2-+SO42-+2HSO3-;NO2-+NH4+=N2↑+2H2O
【解答】
【点评】
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