Question

SO₂和NOx在化学工业上有重要用途，也是大气污染的主要来源，开发和利用并重，预防和治理并举是当前工业上和环境保护领域研究的主要课题之一。

（1）在接触法制硫酸的过程中，发生2SO₂(g)＋O₂(g) 2SO₃(g)  △H＜0反应，某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如下图所示，根据图示回答下列问题：

①平衡状态由A到B时，平衡常数K(A)      K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）；

②将2．0molSO₂和1．0molO₂置于10L的密闭容器中，若40s后反应达到平衡，此时体系总压强为0．10MPa，这一段时间内SO₂的平均反应速率为                 。

该反应的平衡常数为                        。

（2）用CH₄催化还原NOx可消除氮的氧化物的污染，例如：CH₄(g)＋4NO₂(g) ＝ 4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H＝-574kJ·mol^—1

CH₄(g)＋4NO(g) ＝ 2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) △H＝-1160kJ·mol^—1

取标准状况下4．48LCH₄并使之完全反应：

①若将NO₂还原至N₂，整个过程中转移电子的物质的量为                   ；

②若还原NO₂和NO的混合物，放出的总热量Q的取值范围是               。

 

Answer 1

【答案】

（1）①＝；（1分）②0．0040mol·L^-1·s^-1，800L·mol^-1；（共4分，各2分，无单位或错误扣1分）（2）①1．6mol（2分，无单位扣1分）②173．4kJ＜Q＜232kJ（3分）

【解析】

试题分析：（1）平衡常数只受温度的影响，温度不变，则压强不变，平衡状态由A变到B时，则k（A）=k（B）；（2）由图象知，体系总压强为0．10MPa时SO2的平衡转化率为0．8，则

       2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）

起始：2．0mol    1．0mol         0

转化：1．6mol    0．8mol         1．6mol

平衡：0．4mol    0．2mol         1．6mol

则平衡时：c（SO₂）=0．04mol/L，c（O₂）=0．02mol/L，c（SO₃）=0．16mol/L，SO₂的平均反应速率为1．6mol/10L/40s=0．0040mol·L^-1·s^-1，K=c(SO₃)²/c(SO₂)²·c(O₂)=(0．16)²/(0．04)²×0．02=800；（2）①CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ/mol 利用盖斯定律将①+②/2可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ/moln（CH₄）=4．48L/22．4L/mol=0．2mol，整个过程中转移的电子总数为：0．20mol×8=1．60mol，放出的热量为：0．2mol×867kJ/mol=173．4kJ。②上述可知，若反应物中全部是为二氧化氮，放出的热量为173．4kJ。根据盖斯定律可据算出若全部为一氧化氮放出热量为232kJ，故放出的热量范围是173．4kJ＜Q＜232kJ。

考点：盖斯定律，化学平衡常数，化学平衡。