Question

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

時(shí)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(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為__________________。

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

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

c.v逆(SO2)=2v正(O2) d.容器內(nèi)密度保持不變

(2)硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料。

化學(xué)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(yīng)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(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)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(zhuǎn)化SO2的物質(zhì)的量占總SO2的物質(zhì)的量的百分比計(jì)算其轉(zhuǎn)化率；

②根據(jù)平衡時(shí)任何物質(zhì)的濃度不變，含量等不變分析判斷；

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

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

(1)①根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：在反應(yīng)開始時(shí)SO2的物質(zhì)的量是0.02mol，在5s時(shí)反應(yīng)的SO2的物質(zhì)的量是0.020mol-0.007mol=0.013mol，所以SO2的轉(zhuǎn)化率為(0.013mol÷0.02mol)×100%=65%；

②a.未指明速率的正、逆，不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，a錯(cuò)誤；

b.該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng)，反應(yīng)從正反應(yīng)分析開始，若混合氣體中SO2的體積分?jǐn)?shù)保持不變，則反應(yīng)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(zhì)的濃度不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，c正確；

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

故合理選項(xiàng)是bc；

(2)用H2還原氣態(tài)SiCl4制Si的化學(xué)方程式為2H2+SiCl44HCl+Si，可得制取Si單質(zhì)熱化學(xué)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(yīng)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。