工廠煙氣(主要污染物SO2、NO)直接排放會造成空氣污染,需處理后才能排放。
(1)O3氧化。O3氧化過程中部分反應的能量變化如圖所示。

①已知2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH=?198 kJ?mol-1。
則反應2O3(g)=3O2(g)的 ΔH=-285.2-285.2 kJ?mol-1。
②其他條件不變時,增加n(O3),O3氧化SO2的反應幾乎不受影響,其可能原因是 SO2與O3反應的活化能比NO與O3反應的活化能大得多,其他條件不變時SO2與O3的反應速率慢SO2與O3反應的活化能比NO與O3反應的活化能大得多,其他條件不變時SO2與O3的反應速率慢。
(2)NaClO2氧化。40℃時向一定量NaClO2溶液中按一定流速持續通入工廠煙氣,溶液的pH與ORP值(氧化還原電位)隨時間變化如圖所示。

①寫出NO與ClO-2反應的離子方程式:4NO+3ClO-2+2H2O=4NO-3+4H++3Cl-4NO+3ClO-2+2H2O=4NO-3+4H++3Cl-。
②煙氣中含有少量SO2,能提高NO的脫除率,可能原因是 SO2能溶于水,反應后使溶液pH降低,ORP值增大,氧化能力增強,NO去除率升高SO2能溶于水,反應后使溶液pH降低,ORP值增大,氧化能力增強,NO去除率升高。
(3)TiO2光催化。主要是利用TiO2光催化劑在紫外線作用下產生的高活性自由基(?OH、?O-2)和h+(h+代表空位,空位有很強的得電子能力),將煙氣中的SO2、NO等氧化除去。TiO2光催化劑粒子表面產生?OH的機理如圖所示(圖中部分產物略去)。已知TiO2中電子躍遷的能量hv=3.2eV。

①TiO2光催化劑在紫外線作用下產生?OH的過程可描述為 催化劑在紫外線的作用下將電子激發到CB端,而在VB端留下空位;氧氣在CB端得電子生成?O-2,?O-2結合H2O生成H2O2,H2O2在CB端生成?OH;H2O和?OH-進入VB端的空位生成?OH催化劑在紫外線的作用下將電子激發到CB端,而在VB端留下空位;氧氣在CB端得電子生成?O-2,?O-2結合H2O生成H2O2,H2O2在CB端生成?OH;H2O和?OH-進入VB端的空位生成?OH。
②在TiO2中摻雜一定量的金屬離子可提高光催化活性。對所摻雜金屬離子的要求是 金屬離子摻雜引起的電子躍遷的能量小于3.2eV金屬離子摻雜引起的電子躍遷的能量小于3.2eV。
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【答案】-285.2;SO2與O3反應的活化能比NO與O3反應的活化能大得多,其他條件不變時SO2與O3的反應速率慢;4NO+3+2H2O=4+4H++3Cl-;SO2能溶于水,反應后使溶液pH降低,ORP值增大,氧化能力增強,NO去除率升高;催化劑在紫外線的作用下將電子激發到CB端,而在VB端留下空位;氧氣在CB端得電子生成?,?結合H2O生成H2O2,H2O2在CB端生成?OH;H2O和?OH-進入VB端的空位生成?OH;金屬離子摻雜引起的電子躍遷的能量小于3.2eV
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【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:74引用:4難度:0.6
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