Question

15．二氧化硫和氮的氧化物是常用的工業(yè)原料，但也是大氣的主要污染物．綜合治理基污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容之一．
（1）硫酸生產(chǎn)中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）$?_{加熱}^{催化劑}$2SO₃（g）△H=-198kJ•mol^-1．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800．
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）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(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂，放出的熱量為：173.4kJ．

Answer 1

分析 （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，二氧化硫轉(zhuǎn)化率為0.8，則轉(zhuǎn)化的二氧化硫?yàn)?mol×0.8=1.6mol，則：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        1        0
變化量（mol）：1.6      0.8      1.6
平衡量（mol）：0.4      0.2      1.6
平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）×c（{O}_{2}）}$；
②平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（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
根據(jù)蓋斯定律，（①+②）÷2可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1，進(jìn)而計(jì)算放出的熱量．

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，二氧化硫轉(zhuǎn)化率為0.8，則轉(zhuǎn)化的二氧化硫?yàn)?mol×0.8=1.6mol，則：
            2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）
起始量（mol）：2        1        0 
變化量（mol）：1.6      0.8      1.6
平衡量（mol）：0.4      0.2      1.6
平衡常數(shù)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，
故答案為：800；
②平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，壓強(qiáng)增大，溫度不變，平衡常數(shù)不變，平衡常數(shù)K（A）=K（B），
故答案為：=；
（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
根據(jù)蓋斯定律，（①+②）÷2可得：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ•mol^-1，4.48L甲烷物質(zhì)的量為$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，故放出的熱量為0.2mol×867kJ•mol^-1=173.4kJ，
故答案為：173.4kJ．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，難度不大，注意平衡常數(shù)及其單位與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)．