Question

二氧化硫和氮的氧化物是大氣的主要污染物，防止和治理環境污染是當前環保工作的重要研究內容之一．
（1）一定條件下，2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g），向1.6LA（A容器可以自由滑動）和2LB密閉容器中各通入2mol SO₃（g），在相同溫度和有催化劑的條件下兩容器各自達到平衡，測得A容器為1.8L，則A容器中SO₃的轉化率為

 

；此時A容器中SO₃的轉化率要比B容器中SO₃的轉化率要

 

（填“大”、“小”或“相等”）；兩容器達到平衡所用的時間是A

 

（填“大于”、“小于”或“相等”）B；能否計算出B容器中反應的化學平衡常數

 

（填“能”或“不能”），其理由是

 

．
（2）打開K一段時間再達平衡時，A容器的體積為

 

L（連通管中氣體體積不計）．
（3）用CH₄催化還原NO_x為N₂可以消除氮氧化物的污染．試寫出總反應方程式：

 

．
（4）CO在催化條件下也可以消除NO的污染．要計算該反應消耗1molCO的焓變△H．請依據蓋斯定律設計：利用兩個已知化學反應的焓變（焓變分別設為△H₁、△H₂）計算△H的過程

 

．

Answer 1

分析：（1）根據阿伏伽德羅定律，利用化學方程式可求A中SO₃轉化率，根據外界條件對化學平衡的影響可比較A、B容器中SO₃轉化率大小及達到平衡所需時間多少，根據影響平衡常數的因素可利用A計算B中的平衡常數；
（2）利用同條件下，同一反應建立的平衡是同樣的即可解決；
（3）用CH₄催化還原NO_x為N₂，碳應被氧化為二氧化碳，氫對應的產物是水，即可寫出反應方程式；
（4）利用兩個已知化學反應的焓變（焓變分別設為△H₁、△H₂），根據蓋斯定律即可得出．

解答：解：（1）同溫同壓下，氣體體積之比等于其物質的量之比，故平衡時A容器中氣體總物質的量為：
n（ 平A）=

1.8

1.6

×2mol=2.25mol．
設：A中平衡時SO₃消耗xmol
  2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△n
   2                          1
   n                       2.25-2=0.25
  2：1=n：0.25
解得：n=0.5mol

0.5mol

2mol

×100%=25%，
此時容器A與B相比較，B需要加壓才能轉化為A．而對此反應，加壓平衡向左移動，即向轉化率減小的方向移動，
故A容器中SO₃的轉化率要比B容器中SO₃的轉化率要小，
因A中壓強比B中大，故反應到達平衡的時間A小于B；
能計算出B容器中反應的化學平衡常數，因化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變化學平衡常數不變，因此可由A的平衡計算，
故答案為：25%；小；小于；能；依據A的平衡計算，溫度不變，常數不變；
（2）打開K一段時間再達平衡時，相當于B也在與A相同的條件下建立平衡，此時體系的總體積應為A平衡時的2倍，即1.8L×2=3.6L，因B的體積為2L，所以此時A容器的體積為3.6L-2L=1.6L，
故答案為：1.6；
（3）用CH₄催化還原NO_x為N₂，碳應被氧化為二氧化碳，氫對應的產物是水，反應方程式為xCH₄+4NO_x=2N₂+xCO₂+2xH₂O，
故答案為：xCH₄+4NO_x=2N₂+xCO₂+2xH₂O；
（4）CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₁  ①，

1

2

N₂（g）+

1

2

O₂（g）=NO（g）△H₂    ②，
由蓋斯定律可知①-②得：CO（g）+NO（g）=

1

2

N₂（g）+CO₂（g）△H=△H₁-△H₂，
故答案為：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₁  ①，

1

2

N₂（g）+

1

2

O₂（g）=NO（g）△H₂ ②，①-②得：CO（g）+NO（g）=

1

2

N₂（g）+CO₂（g）△H=△H₁-△H₂．

點評：本題考查較綜合，涉及知識點較多，注意解決本題的關鍵是：掌握化學平衡的相關知識及蓋斯定律的應用．同時還得具備根據信息解決問題的能力，題目難度中等．