Question

【題目】2016年冬季全國大部分地區出現霧霾現象，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 對大氣的污染，某研究性學習小組擬研究CO和H2O 反應轉化為綠色能源H2。己如：

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

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； △H=-483.6kJ·moL-1

H2O(g)=H2O(l) △H= -44.0kJ·moL-1

（1）氫氣燃燒熱△H=_____________________。

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

（3）往1L 體積不變的容器中加入0.200molCO和1.00molH2O(g)，在t℃時反應并達到平衡，若該反應的化學平衡常數K=1(方程式中各物質前化學計量數為最簡整數比)，則t℃時CO的轉化率為____________；反應達到平衡后，升高溫度，此時平衡常數將____________(填“變大”、“ 不變”或“變 小”)。

（4）從汽車尾氣中分離出CO 與O2、與熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，同時采用電解法制備N2O5，裝置如下圖所示，其中Y為CO2。寫出石墨Ⅰ電極上發生反應的電極反應式________________。在電解池中生成N2O5的電極反應式為______________________。

（5）已知氫氧化鈣和鎢酸鈣(CaWO4)都是微溶電解質，兩者的溶解度均隨溫度升高而減小。下圖為不同溫度下Ca(OH)2、CaWO4的沉淀溶解平衡曲線，則：

T1___________T2 (填“>”或“<”)，T1時Ksp (CaWO4)=________。

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＋ < 1×10-10(mol/L)2

【解析】

試題（1）氫氣的燃燒熱是1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出的熱量，根據蓋斯定律計算氫氣燃燒熱；（2）根據蓋斯定律計算CO和H2O(g)作用生成CO2和H2的焓變；（3）利用“三段式”計算CO的轉化率；CO和H2O(g)作用生成CO2和H2正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動；（4）CO與O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，CO發生氧化反應，通入CO的一極是負極；電解池中N2O4失電子發生氧化反應生成N2O5；（5）溶解度均隨溫度升高而減小，溫度越低離子濃度越大；T1時Ksp(CaWO4)=；

解析：（1）①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； △H=-483.6kJ·moL-1

②H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ·moL-1 ；根據蓋斯定律①+②×2得2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)； △H=-571.6kJ·moL-1，氫氣的燃燒熱是1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出的熱量，所以氫氣燃燒熱△H= -285.8 kJ·moL-1；

（2）①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)； △H=-566kJ·moL-1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)； △H=-483.6kJ·moL-1

根據蓋斯定律① -②得CO(g)+H2O(g)＝CO2(g)+H2(g) ΔH= - 41.2KJ·moL-1；

（3）

X= ；則t℃時CO的轉化率為 83.3%；CO和H2O(g)作用生成CO2和H2正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小；（4）CO與O2、熔融鹽Na2CO3組成燃料電池，通入CO的一極是負極，CO失電子發生氧化反應生成二氧化碳，電極反應為CO+CO32--2e- = 2CO2；電解池中N2O4失電子發生氧化反應生成N2O5，電解池中生成N2O5的電極反應式為N2O4 +2HNO3-2e- = 2N2O5+2H＋；（5）溶解度均隨溫度升高而減小，溫度越低離子濃度越大，所以T1<T2；T1時Ksp(CaWO4)== (mol/L)2 ；