Question

二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物．综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．
（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃
2SO₂（g）+O₂（g） 

催化剂

△

2SO₃（g）
某温度下，SO₂的平衡转化率（a）与体系总压强（p）的关系如图所示．根据图示回答下列问题：
①将2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa．该反应的平衡常数等于

 

．
②若改在容器中加入1.0mol SO₂、0.5mol O₂和amol SO₃，保持温度不变反应达平衡后，体系总压强也为0.10MPa，则a=

 

mol．SO₂的平衡转化率为

 

③衡状态由A变到B时．平衡常数K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂0（g）△H=-1160kJ?mol^-1
若用标准状况下4.48L CH₄还原NO₂至N₂整个过程中转移的电子总数为

 

（阿伏加德罗常数的值用N_A表示），放出的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：转化率随温度、压强的变化曲线,有关反应热的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）①根据图表可知平衡时SO₂的转换率为0.80，进而求出转化的SO2的物质的量，列三段表示出平衡时各物质的物质的量情况，求出平衡浓度带入平衡表达式求算．
则转化的SO₂为：2mol×0.80=1.6mol；
②两次平衡为等效平衡，温度不变平衡常数不变，列三段求解．
（2）利用盖斯定律求目标方程式的热化学方程式，根据化合价变化分析电子转移数目．

解答： 解：（1）①根据图表得转化的SO₂为：2mol×0.80=1.6mol
            2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）
n₀ （mol）   2.0     1.0             0
△n（mol）    1.6    0.8            1.6
n_平（mol）   0.4     0.2           1.6  
 容器体积为10L则各物质平衡浓度：C（SO₂）=0.04mol/L  C（O₂）=0.02mol/L   C（SO₃）=0.16mol/L
K=

[SO3]2

[SO2]2[O2]

=800L/mol，
故答案为：800L/mol；
②两次平衡为等效平衡，达到平衡后各物质的物质的量相同．
            2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）
n_{0 （mol）}   1.0        0.5          a
△n_（mol）  0.6       0.3         0.6
n_平（mol）    0.4       0.2          1.6                   
a=1.0，
SO₂平衡转化率=

△n(SO2)

n0(SO2)

×100%=

0.6

1.0

×100%=60%，
温度不变故K不变，
故答案为：1.0；60%；=；
（2）CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574kJ?mol^-1 ①
     CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂0（g）△H=-1160kJ?mol^-1②
根据盖斯定律，将方程式变形（①+②）÷2得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂0（g）△H=-867KJ?mol^-1
n（CH₄）=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol
CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂0（g）△H=-867KJ?mol^-1～8e^-
  1                                            867KJ        8
 0.2mol                                        173.4KJ      1.6mol 
所以放出的热量为173.4KJ，转移电子数为173.4KJ     
故答案为：1.6N_A；173.4．

点评：本题考查了化学平衡图象、化学平衡常数、化学平衡的计算、盖斯定律，题目设计知识点多，难度中等，解题时注意看清图象，三段式在平衡计算的应用．