题目内容

1.二氧化硫、氮的氧化物及含CrO42-的废水是常见的污染物,综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一.
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2SO3(g).某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示.则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)= K(B)(填“>”、“<”或“=”)
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l);△H=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(l);△H=-1160kJ/mol
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为1.60NA(或1.6NA)(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为173.4kJ.
(3)根据有关国家标准,含CrO42-的废水要经化学处理,使其浓度降至5.0×10-7mol•L-1以下才能排放.含CrO42-的废水通常用沉淀法处理:
第一步:加入可溶性钡盐生成BaCrO4沉淀[Ksp(BaCrO4)=1.2×10-10],
第二步:再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2+.
则加入可溶性钡盐后的废水中Ba2+的浓度应不小于2.4×10-4mol•L-1,然后再进行后续处理方能达到国家排放标准.

分析 (1)温度不变,则平衡常数K不变;
(2)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ/mol
利用盖斯定律将$\frac{①+②}{2}$可得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),以此计算反应热,结合元素的化合价变化计算转移的电子数;
(3)根据沉淀溶解平衡CrO42-+Ba2+?BaCrO4及Ksp(BaCrO4)=C(CrO42-)×C(Ba2+)=1.2×10-10,可得C(Ba2+).

解答 解:(1)平衡常数只受温度的影响,温度不变,则压强不变,平衡状态由A变到B时,则k(A)=k(B),
故答案为:=;
(2)已知:①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ/mol
利用盖斯定律将$\frac{①+②}{2}$可得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-867kJ/mol
n(CH4)=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol,
整个过程中转移的电子总数为:0.20mol×8NA=1.60NA,
放出的热量为:0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ,
故答案为:1.60NA(或1.6NA);173.4;
(3)CrO42-+Ba2+?BaCrO4
   5.0×10-7mol•L-1 C(Ba2+)
Ksp(BaCrO4)=C(CrO42-)×C(Ba2+)=5.0×10-7×C(Ba2+)=1.2×10-10,
C(Ba2+)=2.4×10-4mol/L,
故答案为:2.4×10-4.

点评 本题考查化学平衡及化学反应及能量变化,溶度积常数的计算分析,题目难度中等,本题易错点为化学平衡常数的计算,注意计算过程的把握.

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