Question

二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是壞境化學(xué)當(dāng)前的重要研究內(nèi)容之一。

(1)硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃：

2SO₂(s)+O₂（g）2SO₃（g）.

某溫度下，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如下圖所示。根據(jù)圖示回答下列問題：

①將2.0 molSO₂和1.0molO₂置于10 L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa。該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于__________。

②平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K（A）_______K(B)(填“＞”、“＜”或“=”)。

(2)用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH₄(g)+4NO₂(g)=4NO(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)          △H=-574kJ·mol^-1

CH₄(g)+4NO(g)=2N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)           △H=-1160kJ·mol^-1

若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48 L CH₄還原NO₂至N₂，整個(gè)過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為__________(阿伏加德羅常數(shù)的值用N_A表示)，放出的熱量為___________kJ。

(3)新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Co、Zn或Ni)由鐵酸鹽(MFe₂O₄)經(jīng)高溫還原而得，常溫下，它能使工業(yè)廢氣中的酸性氧化物分解除去。轉(zhuǎn)化流程如圖所示：

請寫出MFe₂O_x分解SO₂的化學(xué)方程式________________(不必配平)。

Answer 1

【答案】

(1)①800L·mol^-1

② =

(2)1.60N_A(或1.6N_A)

173.4

(3)MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S

【解析】本題考查有關(guān)化學(xué)平衡的概念、計(jì)算、有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算及氧化還原知識(shí)。由圖象中的數(shù)據(jù)可計(jì)算平衡常數(shù)；(2)中計(jì)算是有關(guān)電子轉(zhuǎn)移數(shù)目的計(jì)算。

(1)0.10 MPa時(shí)：c(SO₂)=2 mol×(1－0.8)×=0.04 mol·L^－1

c(O₂)=(1 mol－1.6 mol×)×=0.02 mol·L^－1

c(SO₃)=1.6 mol×=0.16 mol·L^－1

K===800 L·mol^－1

②由A到B，溫度不變，只增大壓強(qiáng)，K不變。

(2)本小題是有關(guān)氧化還原和反應(yīng)熱的計(jì)算，由蓋斯定律把兩式相加，得2CH₄(g)+4NO₂(g)===2N₂(g)+2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH=－1734 kJ·mol^－1

轉(zhuǎn)移電子數(shù)：×8=1.6 mol，故為1.6N_A

放出熱量：0.2 mol××1 734 kJ·mol^－1=173.4 kJ

(3)由于信息轉(zhuǎn)化關(guān)系已確定，只要確定被分解物質(zhì)的產(chǎn)物即可寫出反應(yīng)方程式。分解SO₂由條件可推出SO₂作氧化劑，只有還原為單質(zhì)硫時(shí)才防止污染環(huán)境。