Question

【題目】NO、NO2是常見的氧化物。用H2或CO催化還原NO可達到消除污染的目的。

已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g) △H= -180.5 kJmol1，2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+571.6 kJmol1。

（1）則用H2催化還原NO消除污染的熱化學方程式是_______________。

（2）苯乙烷(C8H10)可生產塑料單體苯乙烯(C8H8)，其反應原理是：C8H10 (g)C8H8(g)+H2(g) △H=+120 kJmol1，某溫度下，將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發生反應，測定不同時間該容器內氣體物質的量，得到數據如表：

時間/min	0	10	20	30	40
n(C8H10)/mol	0.40	0.30	0.24	n2	n3
n(C8H8)/mol	0.00	0.10	n1	0.20	0.20

①當反應進行到20min時，該段時間內H2的平均反應速率是__________。

②該溫度下，該反應的化學平衡常數是__________。

③若保持其他條件不變，用0.4molH2(g)和0.4molC8H8(g)合成C8H10(g)，當有12kJ熱量放出時，該反應中H2的轉化率是______.此時，該合成反應是否達到了平衡狀態?______(填“是”或“否”)。

Answer 1

【答案】2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ/mol 0.004mol/(Lmin) 0.1 25% 是

【解析】

（1）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減得到所需的熱化學方程式；

（2）①由化學反應速率公式計算可得；

②建立三段式求解可得；

③依據放出熱量計算消耗氫氣的量，由轉化率公式計算可得；建立三段式求解可得。

（1）將已知反應依次編號為①②，由蓋斯定律可知①—②可得H2催化還原NO的熱化學方程式2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l），則△H=△H1—△H2 =（-180.5 kJ/mol）—（+571.6 kJ/mol）=-752.1kJ/mol，故答案為：2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ/mol；

（2）①將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發生反應，20min后，剩余0.24mol，則反應消耗了（0.40—0.24）mol=0.16mol，則v（C8H10）==0.004mol/(L·min)，由化學反應速率之比等于化學計量數之比可得v（H2）=0.004mol/(L·min)，故答案為：0.004mol/(L·min)；

②由表格數據可知，30min已達到平衡，由已知數據建立如下三段式：

由三段式數據可得化學平衡常數K===0.1，故答案為：0.1；

③當有12kJ熱量放出時，反應消耗氫氣的物質的量為=0.1mol，則反應中H2的轉化率為×100%=25%；由逆反應的平衡常數是正反應平衡常數的倒數可知合成C8H10的平衡常數為10，由題意建立如下三段式：

由三段式數據可得濃度熵Qc===10=K，則反應達到平衡，故答案為：25%；是。