Question

28.二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是坏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(s)+O₂（g）2SO₃（g）.

某温度下，SO₂的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如下图所示。根据图示回答下列问题：

①将2.0 molSO₂和1.0molO₂置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于__________。

②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

若用标准状况下4.48 L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移的电子总数为__________(阿伏加德罗常数的值用N_A表示)，放出的热量为___________kJ。

(3)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Co、Zn或Ni)由铁酸盐(MFe₂O₄)经高温还原而得，常温下，它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去。转化流程如图所示：

请写出MFe₂O_x分解SO₂的化学方程式________________(不必配平)。

Answer 1

(1)①800L·mol^-1

②=

(2)1.60N_A(或1.6N_A)

173.4

(3)MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S

解析：本题考查有关化学平衡的概念、计算、有关反应热的计算及氧化还原知识。由图象中的数据可计算平衡常数；(2)中计算是有关电子转移数目的计算。

(1)0.10 MPa时：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，温度不变，只增大压强，K不变。

(2)本小题是有关氧化还原和反应热的计算，由盖斯定律把两式相加，得2CH₄(g)+4NO₂(g)===2N₂(g)+2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH=－1734 kJ·mol^－1

转移电子数：×8=1.6 mol，故为1.6N_A

放出热量：0.2 mol××1 734 kJ·mol^－1=173.4 kJ

(3)由于信息转化关系已确定，只要确定被分解物质的产物即可写出反应方程式。分解SO₂由条件可推出SO₂作氧化剂，只有还原为单质硫时才防止污染环境。