Question

9．某煙道氣的主要成分是CO₂，并含有少量硫氧化物、氮氧化物等雜質(zhì)．其中的硫元素可在高溫下通過CH₄的作用回收，主要反應(yīng)如下：2SO₂（g）+CH₄（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）+S₂（g）+Q（Q＞0）
（1）以mol/（L•min）為單位，SO₂的反應(yīng)速率是S₂生成速率的2倍．
（2）恒容條件下，不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是b（選填編號）
a．混合氣體中水蒸氣含量不再變化                           b．混合氣體密度不發(fā)生變化
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化                                               d．混合物平均相對分子質(zhì)量不再變化
達(dá)到平衡后升高體系溫度，則平衡常數(shù)K增大（填“增大”、“減小”、或“不變”）．
（3）請在下式中標(biāo)出上述反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：2SO₂（g）+CH₄（g）?…
該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是CO₂．SO₂的主要性質(zhì)除氧化性、漂白性外還有還原性和
酸性氧化物性．
（4）該反應(yīng)混合物中有兩種極性分子，分別是SO₂和H₂O；固態(tài)硫的分子式可能是S₈，它與S₂互為同素異形體．
（5）煙道氣中的NO₂也能與CH₄反應(yīng)并生成無害氣體，完全轉(zhuǎn)化3.0molNO₂氣體時，需要甲烷的物質(zhì)的量為1.5mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)方程式分析，每消耗2molSO₂，生成1molS₂（g）；
（2）恒容條件下，已知反應(yīng)為2SO₂（g）+CH₄（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）+S₂（g）+Q（Q＞0），反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，氣體分子數(shù)增加，氣體壓強(qiáng)增大，據(jù)此判斷；
（3）反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，SO₂做氧化劑，CH₄做還原劑，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移分析，氧化產(chǎn)物是CO₂，SO₂的主要性質(zhì)除氧化性、漂白性外還有還原性和酸性氧化物性；
（4）反應(yīng)混合物中有兩種極性分子，極性分子是指分子中正負(fù)電荷中心不重合的分子，固態(tài)硫的分子式可能是S₈，和S₂均為單質(zhì)，含有相同元素；
（5）煙道氣中的NO₂也能與CH₄反應(yīng)并生成無害氣體，可判斷為CO₂和H₂O和N₂，據(jù)此寫出反應(yīng)的方程式，根據(jù)方程式計算．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式分析，每消耗2molSO₂，生成1molS₂（g），則SO₂的反應(yīng)速率是S₂生成速率的2倍，
故答案為：2；
（2）恒容條件下，已知反應(yīng)為2SO₂（g）+CH₄（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）+S₂（g）+Q（Q＞0），反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，氣體分子數(shù)增加，氣體壓強(qiáng)增大，
a．混合氣體中水蒸氣含量不再變化，能說明化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故a不選；
b．混合氣體密度為$ρ=\frac{{m}_{氣}}{{V}_{容器}}$，反應(yīng)均為氣體的反應(yīng)，氣體總質(zhì)量反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，保持不變，恒容容器體積不發(fā)生改變，則整個反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡前后，混合氣體的密度都不變，不能根據(jù)密度說明化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故b選；
c．隨著反應(yīng)進(jìn)行，氣體分子數(shù)增加，氣體壓強(qiáng)增大，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化時，可以說明化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故c不選；
d．混合物平均相對分子質(zhì)量為$\overline{{M}_{r}}$=$\frac{{m}_{氣}}{{n}_{氣}}$，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，混合氣體總質(zhì)量不變，隨著反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變，當(dāng)混合物平均相對分子質(zhì)量不再變化時，可以說明反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故d選；
反應(yīng)為放熱反應(yīng)，達(dá)到平衡后升高體系溫度，化學(xué)反應(yīng)正反趨勢增大，則則平衡常數(shù)K增大，
故答案為：b；增大；
（3）反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，SO₂做氧化劑，CH₄做還原劑，標(biāo)出上述反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為，
氧化產(chǎn)物是CO₂，SO₂的主要性質(zhì)除氧化性、漂白性外還有還原性和酸性氧化物的性質(zhì)，
故答案為：；CO₂；還原；酸性氧化物；
（4）反應(yīng)混合物中有兩種極性分子，極性分子是指分子中正負(fù)電荷中心不重合的分子，則分別是SO₂和H₂O，固態(tài)硫的分子式可能是S₈，它與S₂互為同素異形體，
故答案為：SO₂；H₂O；同素異形體；
（5）煙道氣中的NO₂也能與CH₄反應(yīng)并生成無害氣體，可判斷為CO₂和H₂O和N₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NO₂+CH₄═CO₂+N₂+2H₂O，完全轉(zhuǎn)化3.0molNO₂氣體時，根據(jù)反應(yīng)方程式計算，則需要甲烷的物質(zhì)的量為1.5mol，
故答案為：1.5．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的相關(guān)知識，化學(xué)平衡的判斷，氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，極性分子的知識，SO₂的性質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)方程式的簡單計算，為綜合題型，題目難度不大，是基礎(chǔ)題．