Question

【题目】(1)500℃时，在2L密闭容器内发生2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应，其中n(SO2)随时间的变化如下表:

时间(s)	0	1	2	3	4	5
n(SO2)/mol	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

①在第5s时，SO2的转化率为__________________。

②能说明该反应已达到平衡状态的是_________________。

a. v(SO2)=v(O2) b.混合气体中SO2的体积分数保持不变

c.v逆(SO2)=2v正(O2) d.容器内密度保持不变

(2)硅是信息技术的关键材料。

化学键	H－H	Si－Cl	Si－Si	H－Cl
E/kJ·mol-1	436.0	360	176	431.8

用H2还原气态SiCl4制得28g硅的反应热为__________________。

(3)目前，消除氮氧化物污染有多种方法。

用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－574 kJ·mol-1

②CH(g)+4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－1160 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH=－44.0 kJ·mol-1

写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式_______。

Answer 1

【答案】65% bc +232.8 kJ/mol CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(1) ΔH=－955 kJ/mol

【解析】

(1)①根据转化SO2的物质的量占总SO2的物质的量的百分比计算其转化率；

②根据平衡时任何物质的浓度不变，含量等不变分析判断；

(2)先写出反应的化学方程式，然后根据反应热等于断裂反应物化学键吸收的能量与形成生成物化学键释放的能量差分析；

(3)根据盖斯定律，将已知的热化学方程式叠加，可得待求的反应的热化学方程式。

(1)①根据表格数据可知：在反应开始时SO2的物质的量是0.02mol，在5s时反应的SO2的物质的量是0.020mol-0.007mol=0.013mol，所以SO2的转化率为(0.013mol÷0.02mol)×100%=65%；

②a.未指明速率的正、逆，不能判断反应是否处于平衡状态，a错误；

b.该反应是反应前后气体体积改变的反应，反应从正反应分析开始，若混合气体中SO2的体积分数保持不变，则反应处于平衡状态，b正确；

c.在任何情况下v逆(SO2)=2v逆(O2) ，若v逆(SO2)=2v正(O2)，则v逆(O2)= v正(O2)，物质的浓度不变，反应处于平衡状态，c正确；

d.反应混合物都是气体，容器的容积不变，因此任何情况下容器内密度保持不变，不能据此判断反应是否处于平衡状态，d错误；

故合理选项是bc；

(2)用H2还原气态SiCl4制Si的化学方程式为2H2+SiCl44HCl+Si，可得制取Si单质热化学方程式2H2(g)+SiCl4(g)=4HCl(g)+Si(s)，△H=2×436.0kJ/mol+4×360kJ/mol-4×431kJ/mol-×4×176kJ/mol=+232.8kJ/mol，故用H2还原气态SiCl4制得28g硅的反应热为+232.8kJ/mol；

(3)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1

依据盖斯定律(①+②+③×4)÷2得到：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-955 kJ/mol。