Question

【題目】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。其中的硫元素可在高溫下通過CH4的作用回收，主要反應如下：2SO2(g)+CH4(g)CO2(g)+2H2O(g)+S2(g)+Q(Q＞0)

(1)以mol/(Lmin)為單位，SO2的反應速率是S2生成速率的_________倍。

(2)恒容條件下，不能說明該反應已經達到平衡狀態的是_______(選填編號)

a.混合氣體中水蒸氣含量不再變化

b.混合氣體密度不發生變化

c.容器內壓強不再變化

d.混合物平均相對分子質量不再變化

達到平衡后升高體系溫度，則平衡常數K_________(填“增大”、“減小”、或“不變”)。

(3)請在下式中標出上述反應中電子轉移的方向和數目：_____

2SO2(g)+CH4(g)…該反應的氧化產物是_________。SO2的主要性質除氧化性、漂白性外還有________性。

(4)該反應混合物中有兩種極性分子，分別是______和_____；固態硫的分子式可能是S8，它與S2互為________。

(5)煙道氣中的NO2也能與CH4反應并生成無害氣體，完全轉化3.0molNO2氣體時，需要甲烷的物質的量為__________mol.

Answer 1

【答案】2 b 減小 CO2 酸性氧化物 SO2 H2O 同素異形體 1.5

【解析】

(1)根據反應方程式分析，每消耗2molSO2，生成1molS2(g)，則SO2的反應速率是S2生成速率的2倍；
(2)a．反應達到平衡時，各物質的濃度不再改變，所以混合氣體中水蒸氣含量不再變化，能說明化學反應是否達到平衡，故a不選；
b．反應物和生成物均為氣體的反應，氣體總質量反應前后質量守恒，保持不變，恒容容器體積不發生改變，則整個反應達到化學平衡前后，混合氣體的密度都不變，不能根據密度說明化學反應是否達到平衡，故b選；
c．隨著反應進行，氣體分子數增加，氣體壓強增大，當容器內壓強不再變化時，可以說明化學反應是否達到平衡，故c不選；
d．反應前后質量守恒，混合氣體總質量不變，隨著反應進行，混合氣體的物質的量發生改變，所以當混合物平均相對分子質量不再變化時，可以說明反應是否達到平衡，故d不選；

綜上所述答案為b；
該反應為放熱反應，達到平衡后升高體系溫度，平衡左移，平衡常數K減小；
(3)反應為氧化還原反應，SO2做氧化劑，在反應中得到電子，CH4做還原劑，在反應中失去電子，根據電子守恒可得電子轉移數目為8，所以答案為：；

反應中C元素化合價升高，氧化產物是CO2，SO2的主要性質除氧化性、漂白性外還有還原性和酸性氧化物的性質；
(4)極性分子是指分子中正負電荷中心不重合的分子，則分別是SO2和H2O；S8與S2為S元素的不同單質，互為同素異形體；
(5)煙道氣中的NO2也能與CH4反應并生成無害氣體，可判斷為CO2和H2O和N2，反應的化學方程式為：2NO2+CH4=CO2+N2+2H2O，完全轉化3.0molNO2氣體時，根據反應方程式計算，則需要甲烷的物質的量為1.5mol。