Question

研究燃料的燃烧和对污染气体产物的无害化处理，对于防止大气污染有重要意义．
（1）将煤转化为清洁气体燃料：
已知：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol
C（s）+

1

2

O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol
写出焦炭与水蒸气反应制H₂和CO的热化学方程式

 

．
（2）一定条件下，在密闭容器内，SO₂被氧化成SO₃的热化学方程式为：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；
△H=-a kJ/mol，在相同条件下要想得到2akJ热量，加入各物质的物质的量可能是

 

A．4mol SO₂和2mol O₂　　　　　 B．4mol SO₂、2mol O₂和2mol SO₃
C．4mol SO₂和4mol O₂　　　     D．6mol SO₂和4mol O₂
（3）汽车尾气中NO_x和CO的生成及转化：
①已知气缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0
在一定温度下的定容密闭容器中，能说明此反应已达平衡的是

 

A．压强不变                   B．混合气体平均相对分子质量不变
C．2v_正（N₂）=v_逆（NO）           D．N₂的体积分数不再改变
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H＞0，
简述该设想能否实现的依据

 

．
（4）燃料CO、H₂在一定条件下可以相互转化：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．在420℃时，平衡常数K=9．若反应开始时，CO、H₂O的浓度均为0.1mol/L，则CO在此反应条件下的转化率为

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,反应热和焓变,化学平衡状态的判断,等效平衡,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）利用盖斯定律，通过已知热化学方程式运算得目标热化学方程式；
（2）由反应方程式可知生成2mol的SO₃时放热a kJ，想得到2a kJ热量，则需生成4molSO₃；由于反应是可逆反应，不可能完全进行到底，所以要得到4molSO₃，SO₂与O₂物质的量必须要多于4mol和2mol．
（3）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析．
②根据G=△H-T?△S判断反应能否自发进行；
（4）依据化学平衡的三段式列式计算，平衡状态下的物质转化率=

消耗量

起始量

×100%，运用平衡常数的概念列式得到．

解答： 解：（1）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂0 （g）△H=-241.8kJ?mol^-1 ①
      C（s）+

1

2

O₂（g）=CO （g）△H=-110.5kJ?mol^-1②
利用盖斯定律将方程式变形：②-①得 C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案为：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol；
（2）由反应方程式可知生成2mol的SO₃时放热a kJ，想得到2a kJ热量，则需生成4molSO₃；由于反应是可逆反应，不可能完全进行到底，所以要得到4molSO₃，SO₂与O₂物质的量必须要多于4mol和 2mol，故D符合，B选项中既有正反应又有逆反应，最终放出的热量小于2akJ，
故选D；
（3）①A．反应是前后气体系数和不变化的反应，所以压强不变，反应不一定平衡，故A错误；
B．混合气体平均相对分子质量=

m

n

，m、n均不会变化，所以M不变，即M不变不一定平衡，故B错误；
C．2v_正（N₂）=v_逆（NO）证明正逆反应速率相等，即达到了平衡，故C正确； 
D．N₂的体积分数不再随时间的改变改变，证明达到了平衡，故D正确．
故选CD；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g），该反应是焓增、熵减的反应．根据G=△H-T?△S，G＞0，不能实现，
故答案为：不能；该反应是熵减、焓增的反应，任何温度下均不能自发进行；
（4）解：依据化学平衡，设一氧化碳的消耗浓度为X，分析三段式列式计算：
                   CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）    0.1     0.1       0        0 
变化量（mol/L）    X         X       X         X
平衡量（mol/L） 0.1-X     0.1-X      X          X
平衡常数K=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

X2

(0.1-X)2

=9
解得：X=0.075mol/L；
一氧化碳转化率=

0.075

0.1

×100%=75%，故答案为：75%．

点评：本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡的三段式计算，平衡常数、转化率的概念计算应用，注意平衡状态的判断是关键，题目较简单．