Question

氮的氧化物和SO₂是常见的化工原料，但也是大气的主要污染物．综合治理其污染是化学家研究的主要内容．根据题意完成下列各题：
（1）用甲烷催化还原一氧化氮，可以消除一氧化氮对大气的污染．反应方程式如下：CH₄（g）+4NO（g）?2N₂（g）+2H₂O（g）+CO₂（g）该反应平衡常数表达式为______．
（2）硫酸生产中，接触室内的反应：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）；SO₂的平衡转化率与体系总压强的关系如图1所示．某温度下，将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于30L刚性密闭容器中，30秒反应达平衡后，体系总压强为2.70MPa．用氧气表示该反应的平均速率是______mol?L^-1?min^-1．
（3）右图平衡状态由A变到B时，改变的外界条件是______．
a．又加入一些催化剂　　b．又加入一些氧气 c．降低了体系的温度　　d．升高了外界的大气压
（4）新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe₂O_x在常温下，能将氮的氧化物和SO₂等废气分解除去．转化流程如图2所示，若x=3.5，M为Zn，请写出ZnFe₂O_3.5分解SO₂的化学方程式______．

Answer 1

（1）该反应平衡常数表达式为：K=，
故答案是：K=；
（2）此时二氧化硫的转化率是0.8，根据反应2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），消耗氧气的物质的量是：n（O₂）=×n（SO₂）=0.5×2.0mol×0.8=0.8mol，消耗氧气的浓度是：c（O₂）=≈0.02667mol/L，用氧气表示反应速率为：=0.0533mol?L^-1?min^-1，
故答案是：0.0533
（3）a、又加入一些催化剂，催化剂不影响化学平衡，故a错误；
b、又加入一些氧气，气体物质的量增大，压强增大；反应物氧气浓度增大，二氧化硫的转化率升高，故b正确；
c、反应是放热反应，降低温度，平衡向着正向移动，气体的物质的量减少，压强减小，故c错误；
d、升高了外界的大气压，化学平衡不移动，故d错误；
故选b；
（4）由题意可知，铁酸盐（MFe₂O₄）经高温还原而得，则反应物中MFe₂O_x为还原剂，SO₂为氧化剂，生成物为MFe₂O₄和S，则反应的关系式为MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S，
故答案为：MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S．
分析：（1）可以根据平衡常数表达式完成；
（2）根据反应2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）及总压强为2.70MPa时二氧化硫的转化率计算出用氧气表示的反应速率；
（3）状态由A变到B时，二氧化硫转化率升高，压强增大，根据平衡移动原理分析；
（4）从氧化还原反应的角度判断反应产物，进而写出相关反应的方程式．
点评：本题考查了化学平衡常数、平衡转化率、影响化学平衡的外界条件综合应用及知识迁移能力等考点，题目难度中等．