Question

1．二氧化硫、氮的氧化物及含CrO₄^2-的廢水是常見的污染物，綜合治理其污染是環境化學當前的重要研究內容之一．
（1）硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2SO₃（g）．某溫度下，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（p）的關系如圖所示．則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K（A）= K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-574kJ/mol
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-1160kJ/mol
若用標準狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂，整個過程中轉移的電子總數為1.60N_A（或1.6N_A）（阿伏加德羅常數的值用N_A表示），放出的熱量為173.4kJ．
（3）根據有關國家標準，含CrO₄^2-的廢水要經化學處理，使其濃度降至5.0×10^-7mol•L^-1以下才能排放．含CrO₄^2-的廢水通常用沉淀法處理：
第一步：加入可溶性鋇鹽生成BaCrO₄沉淀[K_sp（BaCrO₄）=1.2×10^-10]，
第二步：再加入可溶性硫酸鹽處理多余的Ba²⁺．
則加入可溶性鋇鹽后的廢水中Ba²⁺的濃度應不小于2.4×10^-4mol•L^-1，然后再進行后續處理方能達到國家排放標準．

Answer 1

分析 （1）溫度不變，則平衡常數K不變；
（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
利用蓋斯定律將$\frac{①+②}{2}$可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），以此計算反應熱，結合元素的化合價變化計算轉移的電子數；
（3）根據沉淀溶解平衡CrO₄^2-+Ba²⁺?BaCrO₄及K_sp（BaCrO₄）=C（CrO₄^2-）×C（Ba²⁺）=1.2×10^-10，可得C（Ba²⁺）．

解答 解：（1）平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則壓強不變，平衡狀態由A變到B時，則k（A）=k（B），
故答案為：=；
（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
利用蓋斯定律將$\frac{①+②}{2}$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，
整個過程中轉移的電子總數為：0.20mol×8N_A=1.60N_A，
放出的熱量為：0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ，
故答案為：1.60N_A（或1.6N_A）；173.4；
（3）CrO₄^2-+Ba²⁺?BaCrO₄
   5.0×10^-7mol•L^-1 C（Ba²⁺）
K_sp（BaCrO₄）=C（CrO₄^2-）×C（Ba²⁺）=5.0×10^-7×C（Ba²⁺）=1.2×10^-10，
C（Ba²⁺）=2.4×10^-4mol/L，
故答案為：2.4×10^-4．

點評 本題考查化學平衡及化學反應及能量變化，溶度積常數的計算分析，題目難度中等，本題易錯點為化學平衡常數的計算，注意計算過程的把握．