Question

【題目】NO、NO2是常見的氧化物。用H2或CO催化還原NO可達到消除污染的目的。

已知：2NO(g)=N2(g)+O2(g) △H= -180.5 kJmol1，2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+571.6 kJmol1。

（1）則用H2催化還原NO消除污染的熱化學方程式是_______________。

（2）苯乙烷(C8H10)可生產(chǎn)塑料單體苯乙烯(C8H8)，其反應(yīng)原理是：C8H10 (g)C8H8(g)+H2(g) △H=+120 kJmol1，某溫度下，將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，測定不同時間該容器內(nèi)氣體物質(zhì)的量，得到數(shù)據(jù)如表：

時間/min	0	10	20	30	40
n(C8H10)/mol	0.40	0.30	0.24	n2	n3
n(C8H8)/mol	0.00	0.10	n1	0.20	0.20

①當反應(yīng)進行到20min時，該段時間內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率是__________。

②該溫度下，該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)是__________。

③若保持其他條件不變，用0.4molH2(g)和0.4molC8H8(g)合成C8H10(g)，當有12kJ熱量放出時，該反應(yīng)中H2的轉(zhuǎn)化率是______.此時，該合成反應(yīng)是否達到了平衡狀態(tài)?______(填“是”或“否”)。

Answer 1

【答案】2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ/mol 0.004mol/(Lmin) 0.1 25% 是

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減得到所需的熱化學方程式；

（2）①由化學反應(yīng)速率公式計算可得；

②建立三段式求解可得；

③依據(jù)放出熱量計算消耗氫氣的量，由轉(zhuǎn)化率公式計算可得；建立三段式求解可得。

（1）將已知反應(yīng)依次編號為①②，由蓋斯定律可知①—②可得H2催化還原NO的熱化學方程式2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l），則△H=△H1—△H2 =（-180.5 kJ/mol）—（+571.6 kJ/mol）=-752.1kJ/mol，故答案為：2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ/mol；

（2）①將0.40mol苯乙烷，充入2L真空密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，20min后，剩余0.24mol，則反應(yīng)消耗了（0.40—0.24）mol=0.16mol，則v（C8H10）==0.004mol/(L·min)，由化學反應(yīng)速率之比等于化學計量數(shù)之比可得v（H2）=0.004mol/(L·min)，故答案為：0.004mol/(L·min)；

②由表格數(shù)據(jù)可知，30min已達到平衡，由已知數(shù)據(jù)建立如下三段式：

由三段式數(shù)據(jù)可得化學平衡常數(shù)K===0.1，故答案為：0.1；

③當有12kJ熱量放出時，反應(yīng)消耗氫氣的物質(zhì)的量為=0.1mol，則反應(yīng)中H2的轉(zhuǎn)化率為×100%=25%；由逆反應(yīng)的平衡常數(shù)是正反應(yīng)平衡常數(shù)的倒數(shù)可知合成C8H10的平衡常數(shù)為10，由題意建立如下三段式：

由三段式數(shù)據(jù)可得濃度熵Qc===10=K，則反應(yīng)達到平衡，故答案為：25%；是。