1、
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”)。
283kJ·mol−1 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) ∆H=-1196 kJ·mol−1 高温 CO2+ ClO-=HClO+ HCO3- 2.67 a<b 小于
(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=-566.0KJ•mol-1、②N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)△H=+180.5KJ•mol-1、③2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H=-116.5KJ•mol-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=-566.0kJ•mol-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=-566.0kJ•mol-1、②N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1、③2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H=-116.5kJ•mol-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=(-566.0kJ•mol-1)×2-(+180.5kJ•mol-1)-(-116.5kJ•mol-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。
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