Question

研究燃料的燃燒和對污染氣體產(chǎn)物的無害化處理，對于防止大氣污染有重要意義．
（1）將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料：
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
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)制H₂和CO的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）一定條件下，在密閉容器內(nèi)，SO₂被氧化成SO₃的熱化學(xué)方程式為：2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）；
△H=-a kJ/mol，在相同條件下要想得到2akJ熱量，加入各物質(zhì)的物質(zhì)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）汽車尾氣中NO_x和CO的生成及轉(zhuǎn)化：
①已知氣缸中生成NO的反應(yīng)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(yīng)已達(dá)平衡的是

 

A．壓強不變                   B．混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變
C．2v_正（N₂）=v_逆（NO）           D．N₂的體積分?jǐn)?shù)不再改變
②汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H＞0，
簡述該設(shè)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(zhuǎn)化：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）．在420℃時，平衡常數(shù)K=9．若反應(yīng)開始時，CO、H₂O的濃度均為0.1mol/L，則CO在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,等效平衡,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）利用蓋斯定律，通過已知熱化學(xué)方程式運算得目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）由反應(yīng)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(yīng)是可逆反應(yīng)，不可能完全進(jìn)行到底，所以要得到4molSO₃，SO₂與O₂物質(zhì)的量必須要多于4mol和2mol．
（3）①可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析．
②根據(jù)G=△H-T?△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行；
（4）依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計算，平衡狀態(tài)下的物質(zhì)轉(zhuǎn)化率=

消耗量

起始量

×100%，運用平衡常數(shù)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
利用蓋斯定律將方程式變形：②-①得 C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO（g）△H=+131.3kJ/mol；
（2）由反應(yīng)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(yīng)是可逆反應(yīng)，不可能完全進(jìn)行到底，所以要得到4molSO₃，SO₂與O₂物質(zhì)的量必須要多于4mol和 2mol，故D符合，B選項中既有正反應(yīng)又有逆反應(yīng)，最終放出的熱量小于2akJ，
故選D；
（3）①A．反應(yīng)是前后氣體系數(shù)和不變化的反應(yīng)，所以壓強不變，反應(yīng)不一定平衡，故A錯誤；
B．混合氣體平均相對分子質(zhì)量=

m

n

，m、n均不會變化，所以M不變，即M不變不一定平衡，故B錯誤；
C．2v_正（N₂）=v_逆（NO）證明正逆反應(yīng)速率相等，即達(dá)到了平衡，故C正確； 
D．N₂的體積分?jǐn)?shù)不再隨時間的改變改變，證明達(dá)到了平衡，故D正確．
故選CD；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)G=△H-T?△S，G＞0，不能實現(xiàn)，
故答案為：不能；該反應(yīng)是熵減、焓增的反應(yīng)，任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；
（4）解：依據(jù)化學(xué)平衡，設(shè)一氧化碳的消耗濃度為X，分析三段式列式計算：
                   CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
起始量（mol/L）    0.1     0.1       0        0 
變化量（mol/L）    X         X       X         X
平衡量（mol/L） 0.1-X     0.1-X      X          X
平衡常數(shù)K=

c(H2)?c(CO2)

c(CO)?c(H2O)

=

X2

(0.1-X)2

=9
解得：X=0.075mol/L；
一氧化碳轉(zhuǎn)化率=

0.075

0.1

×100%=75%，故答案為：75%．

點評：本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的三段式計算，平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的概念計算應(yīng)用，注意平衡狀態(tài)的判斷是關(guān)鍵，題目較簡單．