Question

【题目】近年来，中国华北华中地区发生了严重的雾霾天气。汽车尾气、燃煤废气、冬季取暖排放的CO2等都是雾霾形成的原因。

（1）汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，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。 回答下列问题：

CO的燃烧热为________。CO将NO2还原为单质的热化学方程式为______________。

（2）改变煤的利用方式可减少环境污染，通常可将煤气化转化为水煤气，其反应原理为：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) ； △H＝+131.3kJ/mol。

①该反应在_________下能自发进行（填“高温”或“低温”）。

②水煤气燃烧过程中产生的CO2气体可以与“84消毒液”的主要成分NaClO发生反应，该反应的离子方程式为：___________________________________________________。（已知：酸性HCO3-<HClO<H2CO3）

（3）已知反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通人到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下三组数据：

实验	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol	达平衡所需时间/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实验1条件下平衡常数K＝________________（保留小数点后二位）。

②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a、b必须满足的关系是______。

③该反应的△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 高温 CO2+ ClO－=HClO+ HCO3－ 2.67 a<b 小于

【解析】

(1)CO的燃烧热为1molCO完全燃烧生成1molCO2时释放的能量；CO将NO2还原为单质的化学方程式为2NO2+4CO=N2+4CO，结合反应：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，根据盖斯定律计算此反应的反应热，写出热化学方程式；

(2)①根据△G=△H-T△S判断，△G＜0，反应自发进行；

②根据碳酸和次氯酸的电离平衡常数进行比较次氯酸与碳酸、碳酸氢根离子离子酸性大小，从而得出反应产物，写出反应的离子方程式；

(3(3)①依据图表数据列式计算平衡浓度，结合化学平衡常数表达式计算；

②由于CO与H2O的化学计量数相等都为1，所以平衡时两者消耗量相等。要使CO转化率大于H2O的转化率，则增加H2O的物质的量；

③第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时H2的物质的量比第一组的一半少，表明该反应为放热反应。

(1)已知2CO(g)+O2(g)2CO2(g)△H=-566.0kJmol-1，可知1molCO完全燃烧生成1molCO2时释放的能量为=283kJ，则CO的燃烧热为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，根据盖斯定律可知，①×2-②-③可得：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g)，则△H=(-566.0kJmol-1)×2-(+180.5kJmol-1)-(-116.5kJmol-1)=-1196kJ/mol，则CO将NO2还原为单质的热化学方程式为2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g)△H=-1196kJ/mol，

(2)①由热化学反应方程式可知，该反应为焓增、熵增过程，即△H＞0、△S＞0，必须满足△G=△H-T△S＜0反应才能自发进行，所以在高温下能够自发进行；

②由于酸性HCO3-<HClO<H2CO3，所以碳酸能够与次氯酸钠溶液反应生成碳酸氢钠和次氯酸，反应的离子方程式为：ClO-+H2O+CO2=HCO3-+HClO；

(3)①实验1条件下该反应的三段式为：

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

初始浓度（mol/L） 1 2 0 0

转化浓度（mol/L）0.8 0.8 0.8 0.8

平衡浓度（mol/L）0.2 1.2 0.8 0.8

K===2.67；

②由于CO与H2O的化学计量数相等都为1，所以平衡时两者消耗量相等。要使CO转化率大于H2O的转化率。则增大H2O的物质的量，即a＜b；

③实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，正反应放热，故△H小于0。