Question

二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料，但也是大氣的主要污染物．綜合治理其污染是環境化學當前的重要研究內容之一．
（1）硫酸生產中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

2SO₃（g）
某溫度下，SO₂的平衡轉化率（α）與體系總壓強（P）的關系如圖所示．根據圖示回答下列問題：
①將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉容器中，反應達平衡后，體系總壓強為0.10MPa．該反應的平衡常數等于

800

．
②平衡狀態由A變到B時．平衡常數K（A）

=

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）用CH₄催化還原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
若用標準狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂整個過程中轉移的電子總數為

1.60N_A（或1.6N_A）

（阿伏加德羅常數的值用N_A表示），放出的熱量為：

173.4

kJ．

Answer 1

分析：（1）利用三段式法計算平衡濃度，根據平衡常數表達式計算，溫度不變，則平衡常數K不變；
（2）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
利用蓋斯定律將

①+②

2

可得：CH₄（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），以此計算反應熱，結合元素的化合價變化計算轉移的電子數．

解答：解：（1）①由圖象知，體系總壓強為0.10MPa時SO₂的平衡轉化率為0.8，則
       2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

2SO₃（g）
起始：2.0mol    1.0mol         0
轉化：1.6mol    0.8mol         1.6mol
平衡：0.4mol    0.2mol         1.6mol
則平衡時：c（SO₂）=0.04mol/L，c（O₂）=0.02mol/L，c（SO₃）=0.16mol/L，
K=

c2(SO3)

c(SO2)．c(O2)

=

(0.16)2

(0.04)2×0.02

=800，
故答案為：800；
②平衡常數只受溫度的影響，溫度不變，則壓強不變，平衡狀態由A變到B時，則k（A）=k（B），
故答案為：=；
（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
利用蓋斯定律將

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，
整個過程中轉移的電子總數為：0.20mol×8N_A=1.60N_A，
放出的熱量為：0.2mol×867kJ/mol=173.4kJ，
故答案為：1.60N_A（或1.6N_A）；173.4．

點評：本題考查化學平衡及化學反應及能量，題目難度中等，本題易錯點為化學平衡常數的計算，注意計算過程的把握．