Question

【題目】能源是人類生存和發展的重要支柱。研究并有效地開發新能源在能源緊缺的今天具有重要的理論意義。已知H2與CO反應生成CH3OH的過程如圖所示：

CO的燃燒熱△H2＝－b kJ/mol，CH3OH的燃燒熱△H3＝－c kJ/mol。請根據以上信息，回答下列有關問題：

（1）甲醇是一種______(填“可”或“不可”)再生能源，甲醇的官能團的電子式是____________。

（2）CH3OH燃燒熱的熱化學反應方程式為___________________________________。

（3）H2的燃燒熱△H=_______________________。

（4）一些化學鍵鍵能如下：C≡O為d kJ/mol；O=O為ekJ/mol；C=O為fkJ/mol。則由以上數據算出b=_______(用d、e、f的代數式表示)。

（5）CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝﹣d kJ/mol，在一定溫度下，將1mol CO(g)和2molH2(g)充入到體積為10L的密閉容器中，發生反應。經過5min達到平衡，此時容器內壓強為反應前的0.8倍。則此時v逆（CH3OH）為____________，正反應放出的熱量為__________________，CO的轉化率為___________。

（6）煤燃燒的煙氣(主要污染物SO2、NOx)經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為NO(g)＋O3(g)=NO2(g)＋O2(g) ΔH＝－200.9kJ/mol，NO(g)＋1/2O2(g)=NO2(g) ΔH＝－58.2kJ/mol，SO2(g)＋O3(g)=SO3(g)＋O2(g) ΔH＝－241.6kJ/mol，反應3NO(g)＋O3(g)==3NO2(g)的ΔH＝________kJ/mol。

Answer 1

【答案】可CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+H2O(l) △H=-ckJmol-1_ 1/2(a+c-b)kJmol—12f-d-0.5e0.006mol·L－1·min－10.3d kJ30%-317.3

【解析】

(1)甲醇是一種可再生能源，甲醇的官能團是羥基，呈電中性，電子式為：，故答案為：可；；

(2)CH3OH的燃燒熱△H3=-ckJmol-1；燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量，表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) △H=-ckJmol-1，故答案為：CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) △H=-ckJmol-1；

(3)①2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l) △H=-2ckJmol-1；②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=-2bkJmol-1；③2H2(g)+CO(g)=CH3OH(l)△H=-a kJ·mol-1；依據蓋斯定律，③×2-②+①得到：4H2(g)+2O2(g)=4H2O(l)△H=-(2a-2b+2c)kJ·mol-1；依據氫氣的燃燒熱是1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出的熱量，氫氣的燃燒熱△H =- kJ·mol-1；故答案為：- kJ·mol-1；

(4)一些化學鍵鍵能如下：C≡O為d kJ·mol-1；O=O為e kJ·mol-1；C=O為f kJ·mol-1，

反應為：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2bkJmol-1；反應的焓變=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=2d+e-2×f×2=△H=-2b，b=2f-d-；故答案為：2f-d-；

(5)設轉化的CO的物質的量為x

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol) 1 2 0

反應(mol) x 2x x

平衡(mol) 1-x 2-2x x

相同溫度時，氣體的壓強與物質的量成正比，則=0.8，解得：x=0.3mol。平衡時，v逆(CH3OH)== 0.006mol·L－1·min－1；正反應放出的熱量為d kJ/mol×0.3mol= 0.3d kJ；CO的轉化率為×100%=30%，故答案為：0.006mol·L－1·min－1；0.3d kJ；30%；

(6)①NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g)△H=-200.9kJ·mol-1，②NO(g)+O2(g)═NO2(g) △H=-58.2kJ·mol，將方程式②×2+①，得：NO(g)+O3(g)=3NO2(g)，所以△H=2×(-58.2kJ·mol-1)+(-200.9kJ·mol-1)=-317.3 kJ·mol-1，故答案為：-317.3。