Question

为了控制燃煤电厂所排放的烟气中氮氧化物，目前常采用选择性催化还原法（SCR）进行脱硝．在其脱硝过程中，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂是决定脱硝效率的关键因素．该催化剂随温度的升高其活性会下降，若在反应前期通入SO₂，在催化剂表面氧化并最终形成硫酸，增强了催化剂表面的酸性，从而提高了高温下催化剂的活性，根据以上信息，回答问题：
（1）在体积胃1L恒容的密闭容器中充入1molSO₂和1molO₂，650K，1atm时，在V₂O₅的催化下，达到化学平衡，得到0.9molSO₃，并放出41.535kJ的热量．
①该反应的热化学方程式为

 

．
②该反应中O₂的转化率为

 

，该温度下，平衡常数K=

 

．
③在相同条件下，若起始充入1molSO₃和bmolO₂，当反应达到平衡时SO₂的浓度为0.1mol/L，则b=

 

（2）TiO₂可通过TiCl₄水解而制备，该反应的化学方程式

 

．
（3）TiO₂的晶胞结构如图所示，则每个晶胞中含

 

个Ti（图中有4个○在晶胞的面上，另外2个○在你晶胞体内）．
（4）工业上将燃煤气化生成O、H₂后，可合成乙醇等能源，已知CO（g）、H₂（g）、CH₃CH₃OH（I）的燃烧热分别为285.80kJ?mol^-1、283.0kJ?mol^-1、1365.5kJ?mol^-1，则反应2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₃OH（I）+H₂O（I），△H=

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,有关反应热的计算,晶胞的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学键与晶体结构,化学平衡专题

分析：（1）①依据热化学方程式书写方法写出，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出；
②根据三段式结合转化率和平衡常数的计算公式进行带入计算；
③根据等效平衡的条件，建立等效平衡解答；
（2）根据水解原理，TiCl₄水解生成TiO₂和氯化氢；
（3）TiO₂的晶胞结构如图所示，Ti位于8个顶点和体心；
（4）依据燃烧热化学方程式分别为：①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-285.8KJ/mol；
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-283.0KJ/mol；
③CH₃CH₂OH（I）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）；△=-1365.5KL/mol；
依据盖斯定律2×①+②×4-③计算即可．

解答： 解：（1）①1molSO₂和1molO₂，650K，1atm时，在V₂O₅的催化下，达到化学平衡，得到0.9molSO₃，并放出41.535kJ的热量，2mol二氧化硫完全反应生成2mol三氧化硫放出热量为41.535kJ×

2

0.9

=92.3KJ，热化学方程式为：2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）△H=-92.3 kJ/mo1；
故答案为：2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）△H=-92.3 kJ/mo1；
②依据化学平衡三段式列式列式
                       2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）
起始量（mol/L） 1mol/1L=1mol/L   1mol/1L=1mol/L    0
变化量（mol/L）         0.9       0.45           0.9 
平衡量（mol/L）         0.1       0.55           0.9
O₂的转化率为

0.45

1

×100%=45%；
K=

c2(SO 3)

c 2(SO 2)c(O 2)

=

(0.9mol/L)2

(0.1mol/L)2×0.55mol/L

=147.3；
故答案为：45%；147.3；
③在相同条件下，若起始充入1molSO₃和bmolO₂，当反应达到平衡时SO₂的浓度为0.1mol/L，即与上述平衡等效，又是在恒温恒容，反应前后体积变化的反应，故转化到一边完全相同，故 2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

△

2SO₃（g）
起始量（mol/L）   0           b           1
变化量（mol/L）   1         0.5           0
平衡量（mol/L）   1        0.5+b          0
所以0.5+b=1，解得b=0.5；故答案为：0.5；
（2）根据水解原理，TiCl₄水解生成TiO₂和氯化氢，方程式为TiCl₄+2H₂O?TiO₂+4HCl，故答案为：TiCl₄+2H₂O?TiO₂+4HCl；
（3）TiO₂的晶胞结构如图所示，Ti位于8个顶点和体心，所以每个晶胞中含Ti个数为8×

1

8

+1=2，故答案为：2；
（4）解：依据题干写出物质的燃烧热化学方程式：①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-285.8KJ/mol；
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-283.0KJ/mol；
③CH₃CH₂OH（I）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）；△=-1365.5KJ/mol；
依据盖斯定律2×①+②×4-③得到：2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₃OH（I）+H₂O（I）△H═-285.8KJ/mol×2-283.0KJ/mol×4+1365.5KJ/mol=-338.1KJ/mol；
故答案为：-338.1KJ/mol；

点评：本题考查了热化学方程式书写，图象分析判断，化学平衡计算方法和平衡常数概念的计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．