Question

為了控制燃煤電廠所排放的煙氣中氮氧化物，目前常采用選擇性催化還原法（SCR）進(jìn)行脫硝．在其脫硝過程中，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化劑是決定脫硝效率的關(guān)鍵因素．該催化劑隨溫度的升高其活性會下降，若在反應(yīng)前期通入SO₂，在催化劑表面氧化并最終形成硫酸，增強(qiáng)了催化劑表面的酸性，從而提高了高溫下催化劑的活性，根據(jù)以上信息，回答問題：
（1）在體積胃1L恒容的密閉容器中充入1molSO₂和1molO₂，650K，1atm時，在V₂O₅的催化下，達(dá)到化學(xué)平衡，得到0.9molSO₃，并放出41.535kJ的熱量．
①該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

．
②該反應(yīng)中O₂的轉(zhuǎn)化率為

 

，該溫度下，平衡常數(shù)K=

 

．
③在相同條件下，若起始充入1molSO₃和bmolO₂，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時SO₂的濃度為0.1mol/L，則b=

 

（2）TiO₂可通過TiCl₄水解而制備，該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（3）TiO₂的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，則每個晶胞中含

 

個Ti（圖中有4個○在晶胞的面上，另外2個○在你晶胞體內(nèi)）．
（4）工業(yè)上將燃煤氣化生成O、H₂后，可合成乙醇等能源，已知CO（g）、H₂（g）、CH₃CH₃OH（I）的燃燒熱分別為285.80kJ?mol^-1、283.0kJ?mol^-1、1365.5kJ?mol^-1，則反應(yīng)2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₃OH（I）+H₂O（I），△H=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,晶胞的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu),化學(xué)平衡專題

分析：（1）①依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法寫出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出；
②根據(jù)三段式結(jié)合轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行帶入計(jì)算；
③根據(jù)等效平衡的條件，建立等效平衡解答；
（2）根據(jù)水解原理，TiCl₄水解生成TiO₂和氯化氫；
（3）TiO₂的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，Ti位于8個頂點(diǎn)和體心；
（4）依據(jù)燃燒熱化學(xué)方程式分別為：①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-285.8KJ/mol；
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-283.0KJ/mol；
③CH₃CH₂OH（I）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）；△=-1365.5KL/mol；
依據(jù)蓋斯定律2×①+②×4-③計(jì)算即可．

解答： 解：（1）①1molSO₂和1molO₂，650K，1atm時，在V₂O₅的催化下，達(dá)到化學(xué)平衡，得到0.9molSO₃，并放出41.535kJ的熱量，2mol二氧化硫完全反應(yīng)生成2mol三氧化硫放出熱量為41.535kJ×

2

0.9

=92.3KJ，熱化學(xué)方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

2SO₃（g）△H=-92.3 kJ/mo1；
故答案為：2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

2SO₃（g）△H=-92.3 kJ/mo1；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式列式
                       2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

2SO₃（g）
起始量（mol/L） 1mol/1L=1mol/L   1mol/1L=1mol/L    0
變化量（mol/L）         0.9       0.45           0.9 
平衡量（mol/L）         0.1       0.55           0.9
O₂的轉(zhuǎn)化率為

0.45

1

×100%=45%；
K=

c2(SO 3)

c 2(SO 2)c(O 2)

=

(0.9mol/L)2

(0.1mol/L)2×0.55mol/L

=147.3；
故答案為：45%；147.3；
③在相同條件下，若起始充入1molSO₃和bmolO₂，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時SO₂的濃度為0.1mol/L，即與上述平衡等效，又是在恒溫恒容，反應(yīng)前后體積變化的反應(yīng)，故轉(zhuǎn)化到一邊完全相同，故 2SO₂（g）+O₂（g）

催化劑

△

2SO₃（g）
起始量（mol/L）   0           b           1
變化量（mol/L）   1         0.5           0
平衡量（mol/L）   1        0.5+b          0
所以0.5+b=1，解得b=0.5；故答案為：0.5；
（2）根據(jù)水解原理，TiCl₄水解生成TiO₂和氯化氫，方程式為TiCl₄+2H₂O?TiO₂+4HCl，故答案為：TiCl₄+2H₂O?TiO₂+4HCl；
（3）TiO₂的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，Ti位于8個頂點(diǎn)和體心，所以每個晶胞中含Ti個數(shù)為8×

1

8

+1=2，故答案為：2；
（4）解：依據(jù)題干寫出物質(zhì)的燃燒熱化學(xué)方程式：①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-285.8KJ/mol；
②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-283.0KJ/mol；
③CH₃CH₂OH（I）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）；△=-1365.5KJ/mol；
依據(jù)蓋斯定律2×①+②×4-③得到：2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₃OH（I）+H₂O（I）△H═-285.8KJ/mol×2-283.0KJ/mol×4+1365.5KJ/mol=-338.1KJ/mol；
故答案為：-338.1KJ/mol；

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫，圖象分析判斷，化學(xué)平衡計(jì)算方法和平衡常數(shù)概念的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．