Question

20．二氧化硫和氮的氧化物是大氣的主要污染物，防止和治理環(huán)境污染是當(dāng)前環(huán)保工作的重要研究?jī)?nèi)容之一．
（1）用CH₄催化還原NO_x為N₂可以消除氮氧化物的污染．試寫出總反應(yīng)方程式：xCH₄+4NO_x$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$xCO₂+2N₂+2xH₂O，現(xiàn)有1L NO、NO₂混合氣體NO_x，將其還原成N₂，需同溫同壓下CH₄的體積0.4L，則混和氣體中NO、NO₂的物質(zhì)量之比為2：3．
（2）新型納米材料氧缺位鐵酸鋅（ZnFe₂O_x），常溫下它能使工業(yè)廢氣中的氮的氧化物、SO₂分解，減小工業(yè)廢氣對(duì)環(huán)境的影響，它可由鐵酸鋅（ZnFe₂O₄）經(jīng)高溫還原制得．轉(zhuǎn)化流程如圖所示：
若2mol ZnFe₂O_x與SO₂可生成0.75mol S，x=3.25．寫出由鐵酸鋅高溫被H₂還原生成氧缺位鐵酸鋅的化學(xué)方程式4ZnFe₂O₄+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4ZnFeO_3.25+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物確定反應(yīng)的方程式；計(jì)算出x值，可列式計(jì)算物質(zhì)的量之比；
（2）根據(jù)得失電子守恒和化學(xué)式中元素化合價(jià)代數(shù)和為零解答，鐵酸鋅高溫被H₂還原生成氧缺位鐵酸鋅，依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式．

解答 解：（1）CH₄將氮氧化物（用NO_x表示）催化還原為N₂同時(shí)生成二氧化碳和水，反應(yīng)的方程式為xCH₄+4NO_x$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$xCO₂+2N₂+2xH₂O，
現(xiàn)有1L由NO、NO₂組成的混合氣體，若將其還原為N₂、需同溫同壓下0.4LCH₄，則x：4=0.4：1，可知x=1.6，故氮氧化物的分子式為NO_1.6，
設(shè)NO為xmol，NO₂為ymol，
則$\frac{x+2y}{x+y}$=1.6，
解之得：x：y=2：3，
故答案為：xCH₄+4NO_x$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$xCO₂+2N₂+2xH₂O；2：3；
（2）新型納米材料ZnFe₂O_X可由化合物ZnFe₂O₄經(jīng)高溫還原制得，若2mol ZnFe₂O_X與SO₂反應(yīng)可生成0.75molS，則ZnFe₂O_X被還原為ZnFe₂O₄，令中鐵元素的化合價(jià)為a，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，可知2mol×2×（3-a）=0.75mol×4，解得，a=2.25，利用化合價(jià)代數(shù)和為零，2+2.25×2=2x，解得x=3.25，由鐵酸鋅高溫被H₂還原生成氧缺位鐵酸鋅的化學(xué)方程式4ZnFe₂O₄+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4ZnFeO_3.25+3H₂O，
故答案為：3.25；4ZnFe₂O₄+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ 4ZnFeO_3.25+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題比較綜合，考查了氧化還原、方程式的書寫、原子守恒的計(jì)算應(yīng)用等知識(shí)，解答時(shí)須熟練掌握氧化還原反應(yīng)的原理，題目難度中等．