Question

（11分）研究燃料的燃燒和對污染氣體產物的無害化處理，對于防止大氣污染有重要意義。

（1）將煤轉化為清潔氣體燃料：

已知：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H= −241．8kJ/mol 

C(s)+1/2O₂(g)=CO(g)   H= −110．5kJ/mol

寫出焦炭與水蒸氣反應制H₂和CO的熱化學方程式                         。

（2）一定條件下，在密閉容器內，SO₂被氧化成SO₃的熱化學方程式為：2SO₂(g)+O₂(g)  2SO₃(g)；

△H=−a kJ/mo1，在相同條件下要想得到2akJ熱量，加入各物質的物質的量可能是            

A．4mo1 SO₂和2mol O₂　　　　　 B．4mol SO₂、2mo1 O₂和2mol SO₃

C．4mol SO₂和4mo1 O₂　　　     D．6mo1 SO₂和4mo1 O₂

（3）汽車尾氣中NO_x和CO的生成及轉化：

①已知氣缸中生成NO的反應為：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g)  H＞0

在一定溫度下的定容密閉容器中，能說明此反應已達平衡的是          

A．壓強不變                   B．混合氣體平均相對分子質量不變

C．2v_正(N₂)＝v_逆(NO)           D． N₂的體積分數(shù)不再改變

②汽車燃油不完全燃燒時產生CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)=2C(s)+O₂(g)  H＞0，

簡述該設想能否實現(xiàn)的依據(jù)                                                             。

（4）燃料CO、H₂在一定條件下可以相互轉化：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)。在420℃時，平衡常數(shù)K=9。若反應開始時，CO、H₂O的濃度均為0．1mol/L，則CO在此反應條件下的轉化率為               。

 

Answer 1

【答案】

（1）C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g) H=+131．3kJ/mol  (3分)(方程式及下標正確可給1分)  

（2）D  (2分)

（3）①CD    (2分)     

②該反應是焓增、熵減的反應。根據(jù)G=H—TS, G＞0,不能實現(xiàn)。  (2分)

（4）75%  (2分)

【解析】

試題分析：（1）已知：H₂(g)+1/2O₂(g)=H₂O(g) H1= −241．8kJ/mol  ；C(s)+1/2O₂(g)=CO(g) H2= −110．5kJ/mol根據(jù)蓋斯定律，用方程式2減去方程式1，可得：寫出焦炭與水蒸氣反應制H₂和CO的熱化學方程式（1）C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g) H=+131．3kJ/mol  。（2）由反應方程式可知生成2mol的SO₃時放熱a kJ，想得到2a kJ熱量，則需生成4molSO₃；由于反應是可逆反應，不可能完全進行到底，所以要得到4molSO₃，SO₂與O₂物質的量必須要多于4mol和 2mol，故D符合，B選項中既有正反應又有逆反應，最終放出的熱量小于2akJ，故選D．（3）①A．由于反應前后體積不變，故壓強始終不變不能做為平衡判斷依據(jù)，錯誤； B．由于反應前后總質量和總物質的量都不改變，故混合氣體平均相對分子質量不變，故不能做為平衡判斷依據(jù)，錯誤；選CD。②由反應2CO(g)=2C(s)+O₂(g)  H＞0，可知該反應是焓增、熵減的反應。根據(jù)G=H—TS, G＞0,不能實現(xiàn)。

（4）解：令平衡時CO的濃度變化量為xmol/L，則：

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

開始（mol/L）：0．1         0．1          0        0

變化（mol/L）：c           c            c        c

平衡（mol/L）：0．1-c     0． 1-c        c        c

故=9   解得c=0．075，故一氧化碳在此條件下的平衡轉化率=75%，故答案為：75%．

考點：本題考查了化學平衡的有關計算、化學平衡常數(shù)的應用，判斷反應進行的程度、判斷反應進行的方向等。