Question

【題目】熱化學方程式中的ΔH實際上是熱力學中的一個物理量，叫做焓變，其數值和符號與反應物和生成物的總能量有關，也與反應物和生成物的鍵能有關。

（1）圖①是N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)過程中的能量變化示意圖，則該反應的熱化學方程式為______________________；分析圖②可知，若0.5 mol CO被氧化，放出Q kJ熱量，則Q＝________；若該反應是可逆反應，則在相同條件下將0.5 mol CO與1 mol NO2混合充分反應后放出的熱量________Q kJ(填“>”“<”或“＝”)。

（2）相關反應的熱化學方程式如下：

CaSO4(s)＋CO(g) CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH1＝+218.4 kJ·mol－1(反應Ⅰ)

CaSO4(s)＋4CO(g) CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反應Ⅱ)

①反應Ⅰ 能夠自發進行的反應條件是________________________________。

②假設某溫度下，反應 Ⅰ 的速率(v1)大于反應 Ⅱ 的速率(v2)，則下列反應過程能量變化示意圖正確的是________。

（3）已知：①Fe2O3(s)＋3CO(g) === 2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－25 kJ·mol－1，

②3Fe2O3(s)＋CO(g) ===2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH＝－47 kJ·mol－1，

③Fe3O4(s)＋CO(g) ===3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋19 kJ·mol－1。

請寫出CO還原FeO的熱化學方程式：__________________________________。

Answer 1

【答案】 N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180 kJ·mol－1 117 < 高溫 C FeO(s)＋CO(g) ===Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＝－11 kJ·mol－1

【解析】（1）反應熱等于斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，根據圖①可知N2(g)和O2(g)反應生成NO(g)的反應熱為（946+498－2×632）kJ/mol＝180kJ/mol，所以該反應的熱化學方程式為N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋180 kJ·mol－1；根據圖像可知該反應的焓變△H＝134kJ/mol－368kJ/mol＝－234kJ/mol，所以熱化學方程式為：NO2(g)+CO(g)＝CO2(g)+NO(g) △H＝－234kJ/mol，因此若0.5 mol CO被氧化，放出的熱量Q＝0.5mol×234kJ/mol＝117kJ；若該反應是可逆反應，由于不能完全轉化，則在相同條件下將0.5 mol CO與1 mol NO2混合充分反應后放出的熱量小于Q kJ。（2）①反應Ⅰ是吸熱的熵值增加的反應，所以根據△G＝△H－T△S＜0時可以自發進行可知該反應能夠自發進行的反應條件是高溫。②反應Ⅰ為吸熱反應，反應Ⅱ為放熱反應，則A、D錯誤；反應 Ⅰ 的速率(v1)大于反應 Ⅱ 的速率(v2)，這說明反應Ⅱ的活化能較大，則B錯誤、C正確，答案選C；（3）已知：

①Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－25 kJ·mol－1

②3Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH＝－47 kJ·mol－1

③Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋19 kJ·mol－1

依據蓋斯定律①×3－（③×2+②）得到：6CO(g)+6FeO(s)＝6Fe(s)+6CO2(g)△H＝－66kJ/mol，因此熱化學方程式為：CO(g)+FeO(s)＝Fe(s)+CO2(g)△H＝－11kJ/mol。