Question

【題目】(1)500℃時，在2L密閉容器內發(fā)生2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反應，其中n(SO2)隨時間的變化如下表:

時間(s)	0	1	2	3	4	5
n(SO2)/mol	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

①在第5s時，SO2的轉化率為__________________。

②能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是_________________。

a. v(SO2)=v(O2) b.混合氣體中SO2的體積分數(shù)保持不變

c.v逆(SO2)=2v正(O2) d.容器內密度保持不變

(2)硅是信息技術的關鍵材料。

化學鍵	H－H	Si－Cl	Si－Si	H－Cl
E/kJ·mol-1	436.0	360	176	431.8

用H2還原氣態(tài)SiCl4制得28g硅的反應熱為__________________。

(3)目前，消除氮氧化物污染有多種方法。

用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－574 kJ·mol-1

②CH(g)+4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－1160 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH=－44.0 kJ·mol-1

寫出CH4(g)與NO2(g)反應生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學方程式_______。

Answer 1

【答案】65% bc +232.8 kJ/mol CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(1) ΔH=－955 kJ/mol

【解析】

(1)①根據(jù)轉化SO2的物質的量占總SO2的物質的量的百分比計算其轉化率；

②根據(jù)平衡時任何物質的濃度不變，含量等不變分析判斷；

(2)先寫出反應的化學方程式，然后根據(jù)反應熱等于斷裂反應物化學鍵吸收的能量與形成生成物化學鍵釋放的能量差分析；

(3)根據(jù)蓋斯定律，將已知的熱化學方程式疊加，可得待求的反應的熱化學方程式。

(1)①根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：在反應開始時SO2的物質的量是0.02mol，在5s時反應的SO2的物質的量是0.020mol-0.007mol=0.013mol，所以SO2的轉化率為(0.013mol÷0.02mol)×100%=65%；

②a.未指明速率的正、逆，不能判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，a錯誤；

b.該反應是反應前后氣體體積改變的反應，反應從正反應分析開始，若混合氣體中SO2的體積分數(shù)保持不變，則反應處于平衡狀態(tài)，b正確；

c.在任何情況下v逆(SO2)=2v逆(O2) ，若v逆(SO2)=2v正(O2)，則v逆(O2)= v正(O2)，物質的濃度不變，反應處于平衡狀態(tài)，c正確；

d.反應混合物都是氣體，容器的容積不變，因此任何情況下容器內密度保持不變，不能據(jù)此判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，d錯誤；

故合理選項是bc；

(2)用H2還原氣態(tài)SiCl4制Si的化學方程式為2H2+SiCl44HCl+Si，可得制取Si單質熱化學方程式2H2(g)+SiCl4(g)=4HCl(g)+Si(s)，△H=2×436.0kJ/mol+4×360kJ/mol-4×431kJ/mol-×4×176kJ/mol=+232.8kJ/mol，故用H2還原氣態(tài)SiCl4制得28g硅的反應熱為+232.8kJ/mol；

(3)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574 kJ·mol-1

②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1

③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1

依據(jù)蓋斯定律(①+②+③×4)÷2得到：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(1) ΔH=-955 kJ/mol。