Question

【题目】近年来，全国部分地区被雾霾笼罩，机动车尾气排放成为引发雾霾的罪魁祸首。提高空气质量，减少机动车尾气排放成为当务之急。汽车内燃机工作时引起反应：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。已知断裂某些共价键需要的能量如表：

断裂的共价键	O =O	N≡N	N—O
需要的能量	495 kJ·mol－1	945 kJ·mol－1	630 kJ·mol－1

(1)机动车发动机工作时会引发N2和O2的反应，该反应是____(填“放热”或“吸热”)反应，1 molO2与1 molN2的总能量比2 molNO的总能量___(填“大”或“小”)。

(2)N2与O2合成NO的热化学方程式可以表示为N2(g)＋O2(g)=NO(g)ΔH，则ΔH＝_____。

(3)NO与CO反应的热化学方程式可以表示为2NO(g)＋2CO(g)=2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝a kJ·mol－1，但该反应的速率很小，若使用机动车尾气催化转化器，尾气中的NO与CO可以转化成无害物质排出。上述反应在使用“催化转化器”后，a___(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)已知：①Fe(s)＋O2(g)=FeO(s) ΔH1＝－275.0 kJ·mol－1；

②2Al(s)＋O2(g)=Al2O3(s) ΔH2＝－1 675.0 kJ·mol－1。

Al和FeO发生铝热反应的热化学方程式是_______。

Answer 1

【答案】吸热 小 +90 kJ·mol－1 不变 2Al(s)＋3FeO(s) =Al2O3(s)＋3Fe(s) ΔH＝－850 kJ·mol－1

【解析】

(1)根据图示数据，结合焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量，计算判断；

(2)根据焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量计算解答；

(3)催化剂只能改变反应的速率，不能改变反应热的大小；

(4)根据盖斯定律分析解答。

(1)焓变ΔH=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量，根据图示数据可知，N2+O2═2NO，△H=945kJ/mol+495kJ/mol-2×630kJ/mol=+180kJ/mol＞0，是吸热反应，反应物的总能量小于生成物的总能量，即1molO2与1molN2的总能量比2molNO的总能量小，故答案为：吸热；小；

(2)N2+O2═2NO，△H=945kJ/mol+495kJ/mol-2×630kJ/mol=+180kJ/mol，则N2(g)+O2(g)═NO(g)的△H=×(+180kJ/mol)=+90kJ/mol，故答案为：+90kJ/mol；

(3)催化剂只改变反应速率，不改变化学平衡，不改变反应的反应热，所以2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H=akJmol-1，使用机动车尾气催化转化器，a值不变，故答案为：不变；

(4)①Fe(s)+O2(g)=FeO(s)△H=-275.0kJmol-1，②2Al(s)+O2(g)=Al2O3(s)△H=-1675.0kJmol-1，由盖斯定律②-①×3计算得到：3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)△H=-850kJ/mol，故答案为：3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s)△H=-850kJ/mol。