Question

二氧化硫和氮的氧化物是重要的化工原料，同時(shí)也是造成大氣污染的主要物質(zhì)．對(duì)其性質(zhì)的研究是化學(xué)的重要任務(wù)．
（1）硫酸生產(chǎn)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(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖所示．根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：
①將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa．該反應(yīng)的平衡常數(shù)等于

 

．
②平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)．平衡常數(shù)K（A）

 

K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）N₂O₅在四氯化碳溶液中的分解反應(yīng)為：2N₂O₅=4NO₂+O₂．實(shí)驗(yàn)測(cè)得在67℃時(shí)反應(yīng)體系中N₂O₅的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如下表所示．

t/min	0	1	2	3	4	5
c（N2O5）/mol?L-1	1.00	0.71	0.50	0.35	0.25	0.17

①實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的前1分鐘和最后1分鐘，用N₂O₅的物質(zhì)的量濃度變化表示的平均反應(yīng)速率分別是

 

、

 

．
②實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的最后1分鐘，用NO₂的物質(zhì)的量濃度變化表示的平均反應(yīng)速率是

 

；5分鐘時(shí)NO₂的物質(zhì)的量濃度是

 

．
（3）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）═NO（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(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂，整個(gè)過(guò)程中放出的熱量為

 

kJ．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①依據(jù)圖象分析體系總壓強(qiáng)為0.10MPa，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為0.80．依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念分析計(jì)算得到；
②平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度變化；
（2）①依據(jù)濃度變化結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到熱化學(xué)方程式得到所需熱化學(xué)方程式的熱量變化．

解答： 解：（1）①將2.0mol SO₂和1.0mol O₂置于10L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10MPa；二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為0.80；
             2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

2SO₃（g）
起始量（mol） 2.0        1.0          0
變化量（mol） 1.6       0.8            1.6
平衡量（mol）0.4        0.2            1.6
K=

( 1.6 10 )2

( 0.4 10 )2× 0.2 10

=800；
故答案為：800；
②平衡常數(shù)隨溫度變化，平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)．溫度不變，平衡常數(shù)不變，故答案為；=；
（2）①實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的前1分鐘，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)2N₂O₅=4NO₂+O₂，進(jìn)行1min，c（N₂O₅）/mol?L^-1變化=1.0-0.71=0.29mol/L，N₂O₅反應(yīng)速率=

0.29mol/L

1min

=0.29mol/L?min；進(jìn)行到最后1分鐘消耗N₂O₅濃度0.25=mol/L-0.17mol/L=0.8mol/L，N₂O₅表示的反應(yīng)速率0.08mol/L?min，
故答案為：0.29mol?L^-1?min^-1；0.08mol?L^-1?min^-1；
②實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的最后1分鐘，用NO₂的物質(zhì)的量濃度變化表示的平均反應(yīng)速率依據(jù)化學(xué)反應(yīng)是之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比，用NO₂的物質(zhì)的量濃度變化表示的平均反應(yīng)速率=0.16mol/L?min；5分鐘時(shí)NO₂的物質(zhì)的量濃度=2V（N₂O₅）=2×0.83mol/L=1.66mol?L^-1；
故答案為：0.16mol?L^-1?min^-1；1.66mol?L^-1；
（3）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②：CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①+②得到：2CH₄（g）+4NO₂（g）=2N₂（g）+2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734KJ/mol；
若用標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄物質(zhì)的量為0.2mol還原NO₂至N₂，整個(gè)過(guò)程中放出的熱量=

0.2

2

×1734KJ/mol=173.4KJ，
故答案為：173.4．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，平衡影響因素分析判斷，蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．