Question

二氧化硫和氮的氧化物是重要的化工原料，同时也是造成大气污染的主要物质．对其性质的研究是化学的重要任务．
（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（α）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平衡状态由A变到B时．平衡常数K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）N₂O₅在四氯化碳溶液中的分解反应为：2N₂O₅=4NO₂+O₂．实验测得在67℃时反应体系中N₂O₅的物质的量浓度随时间的变化如下表所示．

t/min	0	1	2	3	4	5
c（N2O5）/mol?L-1	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

①实验进行的前1分钟和最后1分钟，用N₂O₅的物质的量浓度变化表示的平均反应速率分别是

 

、

 

．
②实验进行的最后1分钟，用NO₂的物质的量浓度变化表示的平均反应速率是

 

；5分钟时NO₂的物质的量浓度是

 

．
（3）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）═NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
若用标准状况下4.48L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量为

 

kJ．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,有关反应热的计算,化学反应速率和化学计量数的关系

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①依据图象分析体系总压强为0.10MPa，二氧化硫的转化率为0.80．依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念分析计算得到；
②平衡常数随温度变化，不随浓度变化；
（2）①依据浓度变化结合化学反应速率计算；
②依据化学平衡三段式列式计算；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到热化学方程式得到所需热化学方程式的热量变化．

解答： 解：（1）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；二氧化硫的转化率为0.80；
             2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）
起始量（mol） 2.0        1.0          0
变化量（mol） 1.6       0.8            1.6
平衡量（mol）0.4        0.2            1.6
K=

( 1.6 10 )2

( 0.4 10 )2× 0.2 10

=800；
故答案为：800；
②平衡常数随温度变化，平衡状态由A变到B时．温度不变，平衡常数不变，故答案为；=；
（2）①实验进行的前1分钟，依据化学反应2N₂O₅=4NO₂+O₂，进行1min，c（N₂O₅）/mol?L^-1变化=1.0-0.71=0.29mol/L，N₂O₅反应速率=

0.29mol/L

1min

=0.29mol/L?min；进行到最后1分钟消耗N₂O₅浓度0.25=mol/L-0.17mol/L=0.8mol/L，N₂O₅表示的反应速率0.08mol/L?min，
故答案为：0.29mol?L^-1?min^-1；0.08mol?L^-1?min^-1；
②实验进行的最后1分钟，用NO₂的物质的量浓度变化表示的平均反应速率依据化学反应是之比等于化学方程式系数之比，用NO₂的物质的量浓度变化表示的平均反应速率=0.16mol/L?min；5分钟时NO₂的物质的量浓度=2V（N₂O₅）=2×0.83mol/L=1.66mol?L^-1；
故答案为：0.16mol?L^-1?min^-1；1.66mol?L^-1；
（3）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②：CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
依据盖斯定律①+②得到：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734KJ/mol；
若用标准状况下4.48L CH₄物质的量为0.2mol还原NO₂至N₂，整个过程中放出的热量=

0.2

2

×1734KJ/mol=173.4KJ，
故答案为：173.4．

点评：本题考查了化学平衡常数计算应用，平衡影响因素分析判断，盖斯定律计算应用，题目难度中等．