Question

二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物．綜合治理其污染是環(huán)境化學當前的重要研究內(nèi)容之一．
（1）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃
2SO₂（g）+O₂（g） 

催化劑

△

2SO₃（g）
某溫度下，SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強（p）的關(guān)系如圖所示．根據(jù)圖示回答下列問題：
①將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa．該反應的平衡常數(shù)等于

 

．
②若改在容器中加入1.0mol SO₂、0.5mol O₂和amol SO₃，保持溫度不變反應達平衡后，體系總壓強也為0.10MPa，則a=

 

mol．SO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為

 

③衡狀態(tài)由A變到B時．平衡常數(shù)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）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂0（g）△H=-1160kJ?mol^-1
若用標準狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為

 

（阿伏加德羅常數(shù)的值用N_A表示），放出的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線,有關(guān)反應熱的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）①根據(jù)圖表可知平衡時SO₂的轉(zhuǎn)換率為0.80，進而求出轉(zhuǎn)化的SO2的物質(zhì)的量，列三段表示出平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量情況，求出平衡濃度帶入平衡表達式求算．
則轉(zhuǎn)化的SO₂為：2mol×0.80=1.6mol；
②兩次平衡為等效平衡，溫度不變平衡常數(shù)不變，列三段求解．
（2）利用蓋斯定律求目標方程式的熱化學方程式，根據(jù)化合價變化分析電子轉(zhuǎn)移數(shù)目．

解答： 解：（1）①根據(jù)圖表得轉(zhuǎn)化的SO₂為：2mol×0.80=1.6mol
            2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

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  
 容器體積為10L則各物質(zhì)平衡濃度：C（SO₂）=0.04mol/L  C（O₂）=0.02mol/L   C（SO₃）=0.16mol/L
K=

[SO3]2

[SO2]2[O2]

=800L/mol，
故答案為：800L/mol；
②兩次平衡為等效平衡，達到平衡后各物質(zhì)的物質(zhì)的量相同．
            2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

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平衡轉(zhuǎn)化率=

△n(SO2)

n0(SO2)

×100%=

0.6

1.0

×100%=60%，
溫度不變故K不變，
故答案為：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
根據(jù)蓋斯定律，將方程式變形（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 
所以放出的熱量為173.4KJ，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為173.4KJ     
故答案為：1.6N_A；173.4．

點評：本題考查了化學平衡圖象、化學平衡常數(shù)、化學平衡的計算、蓋斯定律，題目設計知識點多，難度中等，解題時注意看清圖象，三段式在平衡計算的應用．