Question

煤燃烧排放的烟气含有SO₂和NO_x，形成酸雨、污染大气，采用NaClO₂溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：

（1）NaClO₂中氯元素的化合价为______________。

（2）在鼓泡反应器中通入含有SO₂和NO_x的烟气，反应温度为323 K，NaClO₂溶液浓度为5×10⁻³mol/L，溶液呈碱性。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表

离子	SO4^2−	SO3^2−	NO3^−	NO2^−	Cl^−
c/（mol/L）	8.35×10^−4	6.87×10^−6	1.5×10^−4	1.2×10^−5	3.4×10^−3

①以NO转化为NO₃^-为例，写出NaClO₂溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强，NO的转化率__________（填“提高”“不变”或“降低”）。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐___________（填“提高”“不变”或“降低”）。

③由实验结果可知，脱硫反应速率脱硝反应速率__________（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是________________________________。

（3）在不同温度下，NaClO₂溶液脱硫、脱硝的反应中，SO₂和NO的平衡分压p_x如图所示。已知图中： 其中（n_x代表各成分的物质的量，n_a代表气体总物质的量）

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均____（填“增大”“不变”或“减小”）。

②反应ClO₂⁻+2SO₃²⁻==2SO₄²⁻+Cl⁻的平衡常数K表达式为______________。

（4）如果采用NaClO、Ca(ClO)₂替代NaClO₂，也能得到较好的烟气脱硫效果。从化学平衡原理分析，Ca(ClO)₂相比NaClO具有的优点是______________________。

Answer

+3 4 OH-+ 3ClO2－+ 4NO = 4 NO3－+ 3Cl－+ 2H2O 提高 降低 大于 NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高 减小 生成的硫酸钙微溶，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向进行

【解析】(1)NaClO2中Na元素为+1价，O元素为-2价，根据正负化合价的代数和为0，氯元素的化合价为+3价，故答案为：+3；

(2)①亚氯酸钠具有氧化性，且NaClO2溶液呈碱性，则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；正反应是体积减小的，则增加压强，NO的转化率提高，故答案为：3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O；提高；

②根据反应的方程式3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O可知随着吸收反应的进行氢氧根离子被消耗，吸收剂溶液的pH逐渐降低，故答案为：降低；

③由实验结果可知，在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多，因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率．原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高，故答案为：大于；NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高；

(3)①由图分析可知，根据反应3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O，NO的平衡分压的负对数随温度的升高而减小，则说明温度越高，NO的平衡分压越大，NO的含量越高，故升高温度，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，故答案为：减小；

②根据反应的方程式ClO2-+2SO32-═2SO42-+Cl-可知平衡常数K表达式为K=，故答案为： ；

(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，生成硫酸钙沉淀，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向移动，所以Ca(ClO)2效果好，故答案为：生成的硫酸钙微溶，降低硫酸根离子浓度，促使平衡向正反应方向移动。