Question

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)2SO₃(g)

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

①将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L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＝－574 kJ·mol^－1

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

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______（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）1.60NA（或1.6NA）  173.4 （3）MFe2Ox＋SO2→MFe2O4＋S

解析:

（1）据题意当容器中总压强为0.10MPa时，SO2的平衡转化率为0.80，据此可计算得出平衡时c(SO2)=0.040mol??L－1；c(O2)=0.020mol??L－1；c(SO3)=0.16mol??L－1。根据平衡常数的计算式：K= =800L??mol－1；只要温度不变，平衡常数就不改变，在此变化过程中，只有压强的改变，温度未发生变化，故K(A)=K(B)。

   （2）用标准状况下4.48LCH4还原NO2 至N2，4.48LCH4的物质的量为0.20mol，在此过程中CH4中碳元素的化合价有-4价升高到+4价，转化为CO2，失去电子的总物质的量为0.20mol×8= 1.60mol，故转移电子数为1.60NA。由题目给知的热化学方程式，根据盖斯定律可以得出CH4还原NO2至N2的热化学方程式为：CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)    △H＝－867 kJ??mol－1，则0.2molCH4反应放出的热量为867 kJ??mol－1×0.2mol=173.4kJ。

   （3）此题中反应物已知为MFe2OX和SO2，反应后生成MFe2O4，由MFe2OX转化为MFe2O4，氧原子数增加，故SO2失去氧原子转化为S，反应式为：MFe2OX+SO2=MFe2O4+S。