Question

某烟道气的主要成分是CO₂，并含有少量硫氧化物、氮氧化物等杂质。其中的硫元素可在高温下通过CH₄的作用回收，主要反应如下：2SO₂(g)+CH₄(g)⇌CO₂(g)+2H₂O(g)+S₂(g)+Q(Q＞0)

(1)以mol/(L•min)为单位，SO₂的反应速率是S₂生成速率的_________倍。

(2)恒容条件下，不能说明该反应已经达到平衡状态的是_______(选填编号)

a.混合气体中水蒸气含量不再变化

b.混合气体密度不发生变化

c.容器内压强不再变化

d.混合物平均相对分子质量不再变化

达到平衡后升高体系温度，则平衡常数K_________(填“增大”、“减小”、或“不变”)。

(3)请在下式中标出上述反应中电子转移的方向和数目：_____

2SO₂(g)+CH₄(g)⇌…该反应的氧化产物是_________。SO₂的主要性质除氧化性、漂白性外还有________性。

(4)该反应混合物中有两种极性分子，分别是______和_____；固态硫的分子式可能是S₈，它与S₂互为________。

(5)烟道气中的NO₂也能与CH₄反应并生成无害气体，完全转化3.0molNO₂气体时，需要甲烷的物质的量为__________mol.

Answer

2 b 减小 CO2 酸性氧化物 SO2 H2O 同素异形体 1.5

【解析】

(1)根据反应方程式分析，每消耗2molSO2，生成1molS2(g)，则SO2的反应速率是S2生成速率的2倍；
(2)a．反应达到平衡时，各物质的浓度不再改变，所以混合气体中水蒸气含量不再变化，能说明化学反应是否达到平衡，故a不选；
b．反应物和生成物均为气体的反应，气体总质量反应前后质量守恒，保持不变，恒容容器体积不发生改变，则整个反应达到化学平衡前后，混合气体的密度都不变，不能根据密度说明化学反应是否达到平衡，故b选；
c．随着反应进行，气体分子数增加，气体压强增大，当容器内压强不再变化时，可以说明化学反应是否达到平衡，故c不选；
d．反应前后质量守恒，混合气体总质量不变，随着反应进行，混合气体的物质的量发生改变，所以当混合物平均相对分子质量不再变化时，可以说明反应是否达到平衡，故d不选；

综上所述答案为b；
该反应为放热反应，达到平衡后升高体系温度，平衡左移，平衡常数K减小；
(3)反应为氧化还原反应，SO2做氧化剂，在反应中得到电子，CH4做还原剂，在反应中失去电子，根据电子守恒可得电子转移数目为8，所以答案为：；

反应中C元素化合价升高，氧化产物是CO2，SO2的主要性质除氧化性、漂白性外还有还原性和酸性氧化物的性质；
(4)极性分子是指分子中正负电荷中心不重合的分子，则分别是SO2和H2O；S8与S2为S元素的不同单质，互为同素异形体；
(5)烟道气中的NO2也能与CH4反应并生成无害气体，可判断为CO2和H2O和N2，反应的化学方程式为：2NO2+CH4=CO2+N2+2H2O，完全转化3.0molNO2气体时，根据反应方程式计算，则需要甲烷的物质的量为1.5mol。