Question

（2009?抚顺模拟）二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大气的主要污染物．综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．
（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

800

．
②平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）

=

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）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）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ/mol
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ/mol
若用标准状况下4.48L CH₄还原NO₂至N₂，整个过程中转移的电子总数为

1.60N_A（或1.6N_A）

（阿伏加德罗常数的值用N_A表示），放出的热量为

173.4

kJ．
（3）新型纳米材料氧缺位铁酸盐（MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Co、Zn或Ni）由铁酸盐（MFe₂O₄）经高温还原而得，常温下，它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去．转化流程如图所示：

请写出MFe₂O_x分解SO₂的化学方程式

MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S

（不必配平）．

Answer 1

分析：（1）利用三段式法计算平衡浓度，根据平衡常数表达式计算；
（2）利用盖斯定律计算反应热；
（3）从氧化还原反应的角度判断反应产物，进而写出相关反应的方程式．

解答：解：（1）①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，
k=

c2(SO3)

c2(SO2)?c(O2)

=

0.162

0．042×0.02

=800，
故答案为：800；
②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），
故答案为：=；
（2）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-574kJ/mol
②CH₄（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/mol
n（CH₄）=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，
整个过程中转移的电子总数为：0.20mol×8N_A=1.60N_A，
放出的热量为：0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ，
故答案为：1.60N_A（或1.6N_A）；173.4；
（3）由题意可知，铁酸盐（MFe₂O₄）经高温还原而得，则反应物中MFe₂O_x为还原剂，SO₂为氧化剂，生成物为MFe₂O₄和S，则反应的关系式为MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S，
故答案为：MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S．

点评：本题考查化学平衡及化学反应及能量，题目难度中等，本题易错点为化学平衡常数的计算，注意计算过程的把握．