Question

燃煤烟气中含有大量SO₂和NO。某科研小组研究臭氧氧化-碱吸收法同时脱除SO₂和NO工艺，氧化过程反应原理及反应热、浯化能数据如下：

反应I: NO(g)+O₃(g) NO₂(g)+ O₂(g)  △H₁=-200.9kJ/mol'  E_a1=3.2 kJ/mol.

反应Ⅱ：SO₂(g))+ O₃(g)SO₃(g)+O₂(g)  △H₂=-241.6kJ/mol  E_a2= 58 kJ/mol

已知该体系中温度80℃以上臭氧发生分解反应：2O₃(g) 3O₂(g) 请回答：

(1)已知反应I在低温下自发进行，则该反应的熵变△S___________0(填“大于”或“小于”)。

(2)其它条件不变，每次向反应器中充入含1.0 mol NO、10 mol SO₂的模拟烟气和2.0 molO₃，改变温度，反应相同时间后体系中NO和SO₂的转化率如图所示：

①由图1可知相同温度下NO的转化率远高于SO2，结合题中数据分析其可能原因_________。

②100℃、反应相同时间t时O₃的分解率达10%，则体系中剩余O₃的物质的量是______mol。

③下列说法正确的是_______。

A．P点一定为平衡状态点

B．温度高于200℃后，NO和SO₂的转化率随温度升高显著下降、最后几乎为零

C．其它条件不变，若缩小反应器的容积可提高NO和SO₂的转化率

D．臭氧氧化过程不能有效地脱除SO₂，但后续步骤碱吸收可以有效脱硫

(3)150℃条件下，向反应器中充入含1molNO、1molSO₂的模拟烟气，在图2中分别画出NO和SO₂的物质的量随O₃量的变化曲线。________

(4)工业上可以通过电解NO制备NH₄NO₃，原理如图3所示。写出电解过程阳极的电极反应式_______。

Answer

小于 反应I的活化能小于反应II，相同条件下更易发生反应 0.765 ABCD NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+

【解析】 （1）反应I在低温下自发进行，说明低温时△H-T△S<0，已知反应I △H1<0,则说明低温时△S<0，答案为：小于

（2）①由题中数据可知反应I的活化能Ea1=3.2 kJ/mo远低于反应Ⅱ的活化能Ea2= 58 kJ/mol，相同条件下反应I更易发生反应。②100℃时，由图像可知NO的转化率为85%，SO2的转化率30%，根据反应I: NO(g)+O3(g) NO2(g)+ O2(g)可得消耗的n1(O3)=0.85mol，根据反应Ⅱ：SO2(g))+ O3(g)SO3(g)+O2(g) 可得消耗的n2(O3)=0.3mol；根据反应2O3(g) 3O2(g)，100℃、反应相同时间t时O3的分解率达10%，可得消耗的n3(O3)=（2-0.85-0.3）0.085mol，所以体系中剩余O3的物质的量是2-0.85-0.3-0.085=0.765mol③A．P点以后随温度的升高，转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，所以P点一定为平衡状态点，A正确；B．由图像可知，当温度高于200℃后，NO和SO2的转化率随温度升高显著下降、最后几乎为零，B正确；C.反应I和反应Ⅱ都是气体分子数不变的反应，缩小反应器的容积，平衡不移动；2O3(g) 3O2(g)是气体分子数增大的反应，缩小反应器的容积，平衡向左移动，O3的浓度增大，导致反应I和反应Ⅱ平衡向正反应方向移动， NO和SO2的转化率提高，C正确。D．该反应为可逆反应，臭氧氧化过程脱除SO2不彻底，用碱可以吸收SO2，D正确。答案选ABCD。答案为：①反应I的活化能小于反应II，相同条件下更易发生反应；②0.765mol③ABCD

(3)随着O3的增多，反应的NO和SO2的物质的量逐渐增多，剩余的NO和SO2的物质的量逐渐减少，变化曲线为：

(4) NO在阳极上被氧化，生成NO3-，电极反应为：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+答案为：NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+