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當前的重要研究內容之一。

(1)硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：

2SO₂(s)+O₂（g）2SO₃（g）.

某溫度下，SO₂的平衡轉化率(α)與體系總壓強(P)的關系如下圖所示。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，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa。該反應的平衡常數(shù)等于__________。

②平衡狀態(tài)由A變到B時，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

若用標準狀況下4.48 L CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中轉移的電子總數(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。轉化流程如圖所示：

請寫出MFe₂O_x分解SO₂的化學方程式________________(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】本題考查有關化學平衡的概念、計算、有關反應熱的計算及氧化還原知識。由圖象中的數(shù)據(jù)可計算平衡常數(shù)；(2)中計算是有關電子轉移數(shù)目的計算。

(1)0.10 MPa時：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，K不變。

(2)本小題是有關氧化還原和反應熱的計算，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)由于信息轉化關系已確定，只要確定被分解物質的產物即可寫出反應方程式。分解SO₂由條件可推出SO₂作氧化劑，只有還原為單質硫時才防止污染環(huán)境。