Question

二氧化硫和氮的氧化物是大气的主要污染物，防止和治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一．
（1）一定条件下，2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g），向1.6LA（A容器可以自由滑动）和2LB密闭容器中各通入2mol SO₃（g），在相同温度和有催化剂的条件下两容器各自达到平衡，测得A容器为1.8L，则A容器中SO₃的转化率为

 

；此时A容器中SO₃的转化率要比B容器中SO₃的转化率要

 

（填“大”、“小”或“相等”）；两容器达到平衡所用的时间是A

 

（填“大于”、“小于”或“相等”）B；能否计算出B容器中反应的化学平衡常数

 

（填“能”或“不能”），其理由是

 

．
（2）打开K一段时间再达平衡时，A容器的体积为

 

L（连通管中气体体积不计）．
（3）用CH₄催化还原NO_x为N₂可以消除氮氧化物的污染．试写出总反应方程式：

 

．
（4）CO在催化条件下也可以消除NO的污染．要计算该反应消耗1molCO的焓变△H．请依据盖斯定律设计：利用两个已知化学反应的焓变（焓变分别设为△H₁、△H₂）计算△H的过程

 

．

Answer 1

分析：（1）根据阿伏伽德罗定律，利用化学方程式可求A中SO₃转化率，根据外界条件对化学平衡的影响可比较A、B容器中SO₃转化率大小及达到平衡所需时间多少，根据影响平衡常数的因素可利用A计算B中的平衡常数；
（2）利用同条件下，同一反应建立的平衡是同样的即可解决；
（3）用CH₄催化还原NO_x为N₂，碳应被氧化为二氧化碳，氢对应的产物是水，即可写出反应方程式；
（4）利用两个已知化学反应的焓变（焓变分别设为△H₁、△H₂），根据盖斯定律即可得出．

解答：解：（1）同温同压下，气体体积之比等于其物质的量之比，故平衡时A容器中气体总物质的量为：
n（ 平A）=

1.8

1.6

×2mol=2.25mol．
设：A中平衡时SO₃消耗xmol
  2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△n
   2                          1
   n                       2.25-2=0.25
  2：1=n：0.25
解得：n=0.5mol

0.5mol

2mol

×100%=25%，
此时容器A与B相比较，B需要加压才能转化为A．而对此反应，加压平衡向左移动，即向转化率减小的方向移动，
故A容器中SO₃的转化率要比B容器中SO₃的转化率要小，
因A中压强比B中大，故反应到达平衡的时间A小于B；
能计算出B容器中反应的化学平衡常数，因化学平衡常数只与温度有关，温度不变化学平衡常数不变，因此可由A的平衡计算，
故答案为：25%；小；小于；能；依据A的平衡计算，温度不变，常数不变；
（2）打开K一段时间再达平衡时，相当于B也在与A相同的条件下建立平衡，此时体系的总体积应为A平衡时的2倍，即1.8L×2=3.6L，因B的体积为2L，所以此时A容器的体积为3.6L-2L=1.6L，
故答案为：1.6；
（3）用CH₄催化还原NO_x为N₂，碳应被氧化为二氧化碳，氢对应的产物是水，反应方程式为xCH₄+4NO_x=2N₂+xCO₂+2xH₂O，
故答案为：xCH₄+4NO_x=2N₂+xCO₂+2xH₂O；
（4）CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₁  ①，

1

2

N₂（g）+

1

2

O₂（g）=NO（g）△H₂    ②，
由盖斯定律可知①-②得：CO（g）+NO（g）=

1

2

N₂（g）+CO₂（g）△H=△H₁-△H₂，
故答案为：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₁  ①，

1

2

N₂（g）+

1

2

O₂（g）=NO（g）△H₂ ②，①-②得：CO（g）+NO（g）=

1

2

N₂（g）+CO₂（g）△H=△H₁-△H₂．

点评：本题考查较综合，涉及知识点较多，注意解决本题的关键是：掌握化学平衡的相关知识及盖斯定律的应用．同时还得具备根据信息解决问题的能力，题目难度中等．