Question

15．二氧化硫和氮的氧化物是常用的工业原料，但也是大气的主要污染物．综合治理基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）$?_{加热}^{催化剂}$2SO₃（g）△H=-198kJ•mol^-1．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^-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，放出的热量为：173.4kJ．

Answer 1

分析 （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，二氧化硫转化率为0.8，则转化的二氧化硫为2mol×0.8=1.6mol，则：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        1        0
变化量（mol）：1.6      0.8      1.6
平衡量（mol）：0.4      0.2      1.6
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
②平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变；
（2）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根据盖斯定律，（①+②）÷2可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1，进而计算放出的热量．

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，二氧化硫转化率为0.8，则转化的二氧化硫为2mol×0.8=1.6mol，则：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        1        0 
变化量（mol）：1.6      0.8      1.6
平衡量（mol）：0.4      0.2      1.6
平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$=$\frac{0.1{6}^{2}}{0.0{4}^{2}×0.02}$=800，
故答案为：800；
②平衡状态由A变到B时，压强增大，温度不变，平衡常数不变，平衡常数K（A）=K（B），
故答案为：=；
（2）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
根据盖斯定律，（①+②）÷2可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1，4.48L甲烷物质的量为$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，故放出的热量为0.2mol×867kJ•mol^-1=173.4kJ，
故答案为：173.4kJ．

点评 本题考查化学平衡计算、运用盖斯定律计算反应热，难度不大，注意平衡常数及其单位与化学计量数有关．