Question

【題目】2016年冬季全國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)霧霾現(xiàn)象，汽車尾氣是造成霧霾的原因之一，汽車尾氣含CO、NO等有毒氣體。為了減少CO對(duì)大氣的污染，某研究性學(xué)習(xí)小組擬研究CO和H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為綠色能源H2。已知：

2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g)； ΔH = －566kJ·moL－1

2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)； ΔH = －483.6KJ·moL－1

H2O (g)＝H2O(l)； ΔH = －44.0KJ·moL－1

（1）氫氣燃燒熱ΔH=__________；

（2）寫出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的熱化學(xué)方程式______________。

（3）往1L體積不變的容器中加入0.200mol CO和1.00mol H2O(g)，在t℃時(shí)反應(yīng)并達(dá)到平衡，若該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1（方程式中各物質(zhì)前化學(xué)計(jì)量數(shù)為最簡(jiǎn)整數(shù)比），則t℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為________；反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度，此時(shí)平衡常數(shù)將____（填“變大”、“不變”或“變小”）。

（4）從汽車尾氣中分離出CO與O2、熔融鹽Na2CO3組成的燃料電池，同時(shí)采用電解法制備N2O5，裝置如圖所示，其中Y為CO2。寫出石墨I(xiàn)電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式_______________________________。在電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為__________________________________。

（5）在一定條件下，用NH3處理汽車尾氣中的NO。已知NO與NH3發(fā)生反應(yīng)生成N2和H2O，現(xiàn)有NO和NH3的混合物1mol，充分反應(yīng)后得到的還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1.4 g，則原反應(yīng)混合物中NO的物質(zhì)的量可能是_____________。

Answer 1

【答案】 -285.8 kJ·moL－1 CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) ΔH=-41. 2KJ·moL－1 83.3% 減小 CO + CO32－－2e－ = 2CO2 N2O4 + 2HNO3—2e— = 2N2O5 +2H＋ 0.3mol或0.8mol

【解析】（1）由2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g)； ΔH =－483.6KJ·moL－1、2H2O (g)＝2H2O(l)； ΔH =－88.0KJ·moL－1，即2mol氫氣燃燒生成液態(tài)水，放出的熱量為483.6kJ+88kJ＝571.6kJ，則1mol氫氣燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量為571.6kJ÷2=285.8kJ，所以氫氣的燃燒熱為-285.8 kJmoL-1；（2）由①2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566KJ/mol、②2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6KJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知(①②)/2得CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）的反應(yīng)熱△H=[566kJ/mol(483.6kJ/mol)]/2=-41.2kJ/mol，即熱化學(xué)反應(yīng)方程式為CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol；（3）根據(jù)方程式可知

CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）

開始(mol/L) 0.2 1 0 0

轉(zhuǎn)化(mol/L) x x x x

平衡(mol/L) 0.2-x 1-x x x

t℃時(shí)反應(yīng)并達(dá)到平衡，若該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=1，則x×x/(0.2x)×(1x)=1，解得x=1/6，所以CO的轉(zhuǎn)化率為1/(6×0.2)×100%=83.3%；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小；（4）燃料原電池中，負(fù)極上燃料失電子和碳酸根離子反應(yīng)生成二氧化碳和水，電極反應(yīng)式為CO+CO32－－2e－=2CO2；N2O5中氮元素的化合價(jià)是+5價(jià)，而硝酸中氮元素也是+5價(jià)．因此應(yīng)該在左側(cè)生成N2O5，即在陽(yáng)極區(qū)域生成，據(jù)電極反應(yīng)離子放電順序可知：陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑的反應(yīng)，則陽(yáng)極為N2O4+2HNO3－2e—=2N2O5+2H＋；（5）反應(yīng)的方程式為：6NO+4NH3=5N2+6H2O，6molNO還原得到3molN2，4molNH3，氧化得到2molN2，兩者相差1molN2，現(xiàn)相差1.4g，物質(zhì)的量=1.4g÷28g/mol=0.05mol，相當(dāng)于0.3molNO和0.2molNH3反應(yīng)，依題意NO和NH3的總物質(zhì)的量為1mol，其中必有一種為過(guò)量，所以有兩種情況：0.3molNO和0.7molNH3或0.2molNH3和0.8molNO。