Question

【題目】近年來，中國華北華中地區發生了嚴重的霧霾天氣。汽車尾氣、燃煤廢氣、冬季取暖排放的CO2等都是霧霾形成的原因。

（1）汽車尾氣中排放的NOx和CO污染環境，在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器，可有效降低NOx和CO的排放。已知：① 2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ/mol，② N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝+180.5 kJ/mol，③ 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 kJ/mol。 回答下列問題：

CO的燃燒熱為________。CO將NO2還原為單質的熱化學方程式為______________。

（2）改變煤的利用方式可減少環境污染，通常可將煤氣化轉化為水煤氣，其反應原理為：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ； △H＝+131.3kJ/mol。

①該反應在_________下能自發進行（填“高溫”或“低溫”）。

②水煤氣燃燒過程中產生的CO2氣體可以與“84消毒液”的主要成分NaClO發生反應，該反應的離子方程式為：___________________________________________________。（已知：酸性HCO3-<HClO<H2CO3）

（3）已知反應：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，現將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通人到體積為2L的恒容密閉容器中進行反應，得到如下三組數據：

實驗	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	達平衡所需時間/min
		CO	H2O	H2
1	650	4	2	1.6	6
2	900	2	1	0.4	3
3	900	a	b	c	t

①實驗1條件下平衡常數K＝________________（保留小數點后二位）。

②實驗3中，若平衡時，CO的轉化率大于水蒸氣，則a、b必須滿足的關系是______。

③該反應的△H ____0(填填“小于”，“大于”）。

Answer 1

【答案】283kJ·mol1 2NO2(g)＋4CO(g)=N2(g)＋4CO2(g) H=-1196 kJ·mol1 高溫 CO2+ ClO－=HClO+ HCO3－ 2.67 a<b 小于

【解析】

(1)CO的燃燒熱為1molCO完全燃燒生成1molCO2時釋放的能量；CO將NO2還原為單質的化學方程式為2NO2+4CO=N2+4CO，結合反應：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H=-566.0KJmol-1、②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.5KJmol-1、③2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=-116.5KJmol-1，根據蓋斯定律計算此反應的反應熱，寫出熱化學方程式；

(2)①根據△G=△H-T△S判斷，△G＜0，反應自發進行；

②根據碳酸和次氯酸的電離平衡常數進行比較次氯酸與碳酸、碳酸氫根離子離子酸性大小，從而得出反應產物，寫出反應的離子方程式；

(3(3)①依據圖表數據列式計算平衡濃度，結合化學平衡常數表達式計算；

②由于CO與H2O的化學計量數相等都為1，所以平衡時兩者消耗量相等。要使CO轉化率大于H2O的轉化率，則增加H2O的物質的量；

③第二組溫度比第一組高，反應物物質的量比第一組減半，但是平衡時H2的物質的量比第一組的一半少，表明該反應為放熱反應。

(1)已知2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H=-566.0kJmol-1，可知1molCO完全燃燒生成1molCO2時釋放的能量為=283kJ，則CO的燃燒熱為283kJ/mol；已知：①2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H=-566.0kJmol-1、②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.5kJmol-1、③2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=-116.5kJmol-1，根據蓋斯定律可知，①×2-②-③可得：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g)，則△H=(-566.0kJmol-1)×2-(+180.5kJmol-1)-(-116.5kJmol-1)=-1196kJ/mol，則CO將NO2還原為單質的熱化學方程式為2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g)△H=-1196kJ/mol，

(2)①由熱化學反應方程式可知，該反應為焓增、熵增過程，即△H＞0、△S＞0，必須滿足△G=△H-T△S＜0反應才能自發進行，所以在高溫下能夠自發進行；

②由于酸性HCO3-<HClO<H2CO3，所以碳酸能夠與次氯酸鈉溶液反應生成碳酸氫鈉和次氯酸，反應的離子方程式為：ClO-+H2O+CO2=HCO3-+HClO；

(3)①實驗1條件下該反應的三段式為：

H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)

初始濃度（mol/L） 1 2 0 0

轉化濃度（mol/L）0.8 0.8 0.8 0.8

平衡濃度（mol/L）0.2 1.2 0.8 0.8

K===2.67；

②由于CO與H2O的化學計量數相等都為1，所以平衡時兩者消耗量相等。要使CO轉化率大于H2O的轉化率。則增大H2O的物質的量，即a＜b；

③實驗1中CO的轉化率為×100%=40%，實驗2中CO的轉化率為×100%=20%，則實驗1的轉化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應方向移動，正反應放熱，故△H小于0。