Question

【题目】热化学方程式中的ΔH实际上是热力学中的一个物理量，叫做焓变，其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关，也与反应物和生成物的键能有关。

（1）图①是N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化示意图，则该反应的热化学方程式为______________________；分析图②可知，若0.5 mol CO被氧化，放出Q kJ热量，则Q＝________；若该反应是可逆反应，则在相同条件下将0.5 mol CO与1 mol NO2混合充分反应后放出的热量________Q kJ(填“>”“<”或“＝”)。

（2）相关反应的热化学方程式如下：

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

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

①反应Ⅰ 能够自发进行的反应条件是________________________________。

②假设某温度下，反应 Ⅰ 的速率(v1)大于反应 Ⅱ 的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。

（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。

请写出CO还原FeO的热化学方程式：__________________________________。

Answer 1

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

【解析】（1）反应热等于断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，根据图①可知N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)的反应热为（946+498－2×632）kJ/mol＝180kJ/mol，所以该反应的热化学方程式为N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋180 kJ·mol－1；根据图像可知该反应的焓变△H＝134kJ/mol－368kJ/mol＝－234kJ/mol，所以热化学方程式为：NO2(g)+CO(g)＝CO2(g)+NO(g) △H＝－234kJ/mol，因此若0.5 mol CO被氧化，放出的热量Q＝0.5mol×234kJ/mol＝117kJ；若该反应是可逆反应，由于不能完全转化，则在相同条件下将0.5 mol CO与1 mol NO2混合充分反应后放出的热量小于Q kJ。（2）①反应Ⅰ是吸热的熵值增加的反应，所以根据△G＝△H－T△S＜0时可以自发进行可知该反应能够自发进行的反应条件是高温。②反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，则A、D错误；反应 Ⅰ 的速率(v1)大于反应 Ⅱ 的速率(v2)，这说明反应Ⅱ的活化能较大，则B错误、C正确，答案选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

依据盖斯定律①×3－（③×2+②）得到：6CO(g)+6FeO(s)＝6Fe(s)+6CO2(g)△H＝－66kJ/mol，因此热化学方程式为：CO(g)+FeO(s)＝Fe(s)+CO2(g)△H＝－11kJ/mol。