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(huán)境污染是當(dāng)前環(huán)保工作的重要研究?jī)?nèi)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(dòng)）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(dá)到平衡，測(cè)得A容器為1.8L，則A容器中SO₃的轉(zhuǎn)化率為

 

；此時(shí)A容器中SO₃的轉(zhuǎn)化率要比B容器中SO₃的轉(zhuǎn)化率要

 

（填“大”、“小”或“相等”）；兩容器達(dá)到平衡所用的時(shí)間是A

 

（填“大于”、“小于”或“相等”）B；能否計(jì)算出B容器中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)

 

（填“能”或“不能”），其理由是

 

．
（2）打開K一段時(shí)間再達(dá)平衡時(shí)，A容器的體積為

 

L（連通管中氣體體積不計(jì)）．
（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(yīng)方程式：

 

．
（4）CO在催化條件下也可以消除NO的污染．要計(jì)算該反應(yīng)消耗1molCO的焓變△H．請(qǐng)依據(jù)蓋斯定律設(shè)計(jì)：利用兩個(gè)已知化學(xué)反應(yīng)的焓變（焓變分別設(shè)為△H₁、△H₂）計(jì)算△H的過程

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)阿伏伽德羅定律，利用化學(xué)方程式可求A中SO₃轉(zhuǎn)化率，根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響可比較A、B容器中SO₃轉(zhuǎn)化率大小及達(dá)到平衡所需時(shí)間多少，根據(jù)影響平衡常數(shù)的因素可利用A計(jì)算B中的平衡常數(shù)；
（2）利用同條件下，同一反應(yīng)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(yīng)被氧化為二氧化碳，氫對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是水，即可寫出反應(yīng)方程式；
（4）利用兩個(gè)已知化學(xué)反應(yīng)的焓變（焓變分別設(shè)為△H₁、△H₂），根據(jù)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(zhì)的量之比，故平衡時(shí)A容器中氣體總物質(zhì)的量為：
n（ 平A）=

1.8

1.6

×2mol=2.25mol．
設(shè)：A中平衡時(shí)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(shí)容器A與B相比較，B需要加壓才能轉(zhuǎn)化為A．而對(duì)此反應(yīng)，加壓平衡向左移動(dòng)，即向轉(zhuǎn)化率減小的方向移動(dòng)，
故A容器中SO₃的轉(zhuǎn)化率要比B容器中SO₃的轉(zhuǎn)化率要小，
因A中壓強(qiáng)比B中大，故反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間A小于B；
能計(jì)算出B容器中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，因化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變化學(xué)平衡常數(shù)不變，因此可由A的平衡計(jì)算，
故答案為：25%；小；小于；能；依據(jù)A的平衡計(jì)算，溫度不變，常數(shù)不變；
（2）打開K一段時(shí)間再達(dá)平衡時(shí)，相當(dāng)于B也在與A相同的條件下建立平衡，此時(shí)體系的總體積應(yīng)為A平衡時(shí)的2倍，即1.8L×2=3.6L，因B的體積為2L，所以此時(shí)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(yīng)被氧化為二氧化碳，氫對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是水，反應(yīng)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(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，注意解決本題的關(guān)鍵是：掌握化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí)及蓋斯定律的應(yīng)用．同時(shí)還得具備根據(jù)信息解決問題的能力，題目難度中等．