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：⑴①平衡状态由A变到B时，改变的是压强，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数K（A）=K（B），故答案为：=；②反应达平衡后，体系总压强为0．10MPa，由图可知，SO₂的平衡转化率α=0．80，参加反应的二氧化硫为2mol×80%=1．6mol，这一段时间内SO₂的平均反应速率为=0．0040mol·L^—1·s^—1

则：

              2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）

开始（mol）：2        1            0

变化（mol）：1．6    0．8           1．6

平衡（mol）：0．4    0．2           1．6

所以平衡时浓度：c（SO₂）=0．04mol·L^－1，c（O₂）=0．02mol·L^－1，c（SO₃）=0．16mol·L^－1，故平衡常数k==800，故答案为：0．0040mol·L^—1·s^—1,800；

⑵①利用盖斯定律，将题中反应相加后除以2得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-867kJ·mol^－1．每1molCH₄转移8mol电子，现标准状况下4．48LCH₄即0．2mol，转移电子数为1．6mol；②由极值法，若还原NO₂放热867kJ×0．2=173．4kJ：若还原NO放热1160kJ×0．2=232kJ，放出的总热量Q的取值范围是173．4kJ＜Q＜232kJ。

考点：化学平衡的计算；化学平衡常数的含义；化学平衡状态的判断，化学能与热能的相互转化