Question

【题目】2016年冬季全国大部分地区出现雾霾现象，汽车尾气是造成雾霾的原因之一，汽车尾气含CO、NO等有毒气体。为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源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）氢气燃烧热ΔH=__________；

（2）写出CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的热化学方程式______________。

（3）往1L体积不变的容器中加入0.200mol CO和1.00mol H2O(g)，在t℃时反应并达到平衡，若该反应的化学平衡常数K=1（方程式中各物质前化学计量数为最简整数比），则t℃时CO的转化率为________；反应达到平衡后，升高温度，此时平衡常数将____（填“变大”、“不变”或“变小”）。

（4）从汽车尾气中分离出CO与O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，同时采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。写出石墨I电极上发生反应的电极反应式_______________________________。在电解池中生成N2O5的电极反应式为__________________________________。

（5）在一定条件下，用NH3处理汽车尾气中的NO。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O，现有NO和NH3的混合物1mol，充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g，则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。

Answer 1

【答案】 -285.8 kJ·moL－1 CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) ΔH=-41. 2KJ·moL－1 83.3% 减小 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氢气燃烧生成液态水，放出的热量为483.6kJ+88kJ＝571.6kJ，则1mol氢气燃烧生成液态水时放出的热量为571.6kJ÷2=285.8kJ，所以氢气的燃烧热为-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，根据盖斯定律可知(①②)/2得CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）的反应热△H=[566kJ/mol(483.6kJ/mol)]/2=-41.2kJ/mol，即热化学反应方程式为CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol；（3）根据方程式可知

CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）

开始(mol/L) 0.2 1 0 0

转化(mol/L) x x x x

平衡(mol/L) 0.2-x 1-x x x

t℃时反应并达到平衡，若该反应的化学平衡常数K=1，则x×x/(0.2x)×(1x)=1，解得x=1/6，所以CO的转化率为1/(6×0.2)×100%=83.3%；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；（4）燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CO+CO32－－2e－=2CO2；N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3－2e—=2N2O5+2H＋；（5）反应的方程式为：6NO+4NH3=5N2+6H2O，6molNO还原得到3molN2，4molNH3，氧化得到2molN2，两者相差1molN2，现相差1.4g，物质的量=1.4g÷28g/mol=0.05mol，相当于0.3molNO和0.2molNH3反应，依题意NO和NH3的总物质的量为1mol，其中必有一种为过量，所以有两种情况：0.3molNO和0.7molNH3或0.2molNH3和0.8molNO。