Question

【题目】能源是人类生存和发展的重要支柱。研究并有效地开发新能源在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知H2与CO反应生成CH3OH的过程如图所示：

CO的燃烧热△H2＝－b kJ/mol，CH3OH的燃烧热△H3＝－c kJ/mol。请根据以上信息，回答下列有关问题：

（1）甲醇是一种______(填“可”或“不可”)再生能源，甲醇的官能团的电子式是____________。

（2）CH3OH燃烧热的热化学反应方程式为___________________________________。

（3）H2的燃烧热△H=_______________________。

（4）一些化学键键能如下：C≡O为d kJ/mol；O=O为ekJ/mol；C=O为fkJ/mol。则由以上数据算出b=_______(用d、e、f的代数式表示)。

（5）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝﹣d kJ/mol，在一定温度下，将1mol CO(g)和2molH2(g)充入到体积为10L的密闭容器中，发生反应。经过5min达到平衡，此时容器内压强为反应前的0.8倍。则此时v逆（CH3OH）为____________，正反应放出的热量为__________________，CO的转化率为___________。

（6）煤燃烧的烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收，可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为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，反应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)甲醇是一种可再生能源，甲醇的官能团是羟基，呈电中性，电子式为：，故答案为：可；；

(2)CH3OH的燃烧热△H3=-ckJmol-1；燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) △H=-ckJmol-1，故答案为：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；依据盖斯定律，③×2-②+①得到：4H2(g)+2O2(g)=4H2O(l)△H=-(2a-2b+2c)kJ·mol-1；依据氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，氢气的燃烧热△H =- kJ·mol-1；故答案为：- kJ·mol-1；

(4)一些化学键键能如下：C≡O为d kJ·mol-1；O=O为e kJ·mol-1；C=O为f kJ·mol-1，

反应为：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2bkJmol-1；反应的焓变=反应物的键能之和-生成物的键能之和=2d+e-2×f×2=△H=-2b，b=2f-d-；故答案为：2f-d-；

(5)设转化的CO的物质的量为x

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

起始(mol) 1 2 0

反应(mol) x 2x x

平衡(mol) 1-x 2-2x x

相同温度时，气体的压强与物质的量成正比，则=0.8，解得：x=0.3mol。平衡时，v逆(CH3OH)== 0.006mol·L－1·min－1；正反应放出的热量为d kJ/mol×0.3mol= 0.3d kJ；CO的转化率为×100%=30%，故答案为：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，将方程式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，故答案为：-317.3。