Question

（2009?撫順模擬）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
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-1160kJ/mol
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．
（3）新型納米材料氧缺位鐵酸鹽（MFe₂O_x，3＜x＜4，M=Mn、Co、Zn或Ni）由鐵酸鹽（MFe₂O₄）經高溫還原而得，常溫下，它能使工業廢氣中的酸性氧化物分解除去．轉化流程如圖所示：

請寫出MFe₂O_x分解SO₂的化學方程式

MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S

（不必配平）．

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；
（2）利用蓋斯定律計算反應熱；
（3）從氧化還原反應的角度判斷反應產物，進而寫出相關反應的方程式．

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）  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)

c2(SO2)?c(O2)

=

0.162

0．042×0.02

=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；
（3）由題意可知，鐵酸鹽（MFe₂O₄）經高溫還原而得，則反應物中MFe₂O_x為還原劑，SO₂為氧化劑，生成物為MFe₂O₄和S，則反應的關系式為MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S，
故答案為：MFe₂O_x+SO₂→MFe₂O₄+S．

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．