Question

2013年以來，全國(guó)很多地區(qū)都曾陷入嚴(yán)重的霧霾和污染天氣中，冬季取暖排放的CO₂、汽車尾氣等都是形成霧霾的因素．
（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
②2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
③2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）
△H=-759.8kJ/mol
如圖是在101kPa，298K條件下1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成1mol CO₂和1mol NO過程中能量變化的示意圖．則a=

 

．
（2）將不同物質(zhì)的量的H₂O（g）和CO分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		H2O	CO	CO	H2
1	650	2	4	2.4	1.6	5
2	900	1	2	1.6	0.4	3
3	900	a	b	c	d	t

①實(shí)驗(yàn)組1中以v（CO₂）表示的反應(yīng)速率為

 

，此溫度下的平衡常數(shù)為

 

，溫度升高時(shí)平衡常數(shù)會(huì)

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
②650℃時(shí)，若在此容器中開始充入2mol H₂O（g）、1mol CO、1mol CO₂和 x mol H₂，若要使反應(yīng)在開始時(shí)正向進(jìn)行，則x應(yīng)滿足的條件是

 

．
③若a=2，b=1，則達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)組2中H₂O（g）和實(shí)驗(yàn)組3中CO的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為α₂（H₂O）

 

α₃（CO）（填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算出反應(yīng) NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）的反應(yīng)熱△H′，根據(jù)圖中能量變化可知-△H′+E₁=E₂；
（1）①列三段表示出實(shí)驗(yàn)1各物質(zhì)濃度的變化情況，然后根據(jù)速率公式：v（CO₂）=

△C(CO2)

△t

；K=

[CO2][H2]

[H20][CO]

；
第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，說明該反應(yīng)正向是放熱反應(yīng)；
②考查平衡常數(shù)的應(yīng)用，比較Qc與K的關(guān)系，要使反應(yīng)向 正方向進(jìn)行應(yīng)滿足Qc小于K；
③反應(yīng)物有兩種或兩種以上，增大一種反應(yīng)物的量可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，
本題反應(yīng)H₂O+CO?CO₂+H₂中，H₂O和CO系數(shù)相等，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化量

起始量

，兩種情況下，實(shí)驗(yàn)組2中H₂O（g）轉(zhuǎn)化量與起始量之比一定等于實(shí)驗(yàn)組3中CO的轉(zhuǎn)化量與起始量，所以α₂（H₂O）=α₃（CO）．

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）=+179.5kJ/mol
②2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H2=-112.3kJ/mol
③2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H3=-759.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律

①+③-②

2

得熱化學(xué)方程式：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H′，所以△H′=

△H1+△H2-△H3

2

=-234kJ/mol，
根據(jù)圖中能量變化可知-△H′+E₁=E₂  所以E₂ =234kJ/mol+134kJ/mol=368kJ/mol；
故答案為：368；
（2）①H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 1mol/L      2mol/L         0         0
轉(zhuǎn)化 0.8mol/L    0.8mol/l     0.8mol/L    0.8mol/L
平衡0.2mol/L     1.2mol/L      0.8mol/L   0.8mol/L
v（CO₂）=

△C(CO2)

△t

=

0.8mol/l

5min

=0.16mol/（L?min）；
K=

[CO2][H2]

[H20][CO]

=

0.8mol/L× 0.8mol/L

1.2mol/L ×0.2mol/L

=

8

3

；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)第二組溫度比第一組高，反應(yīng)物物質(zhì)的量比第一組減半，但是平衡時(shí)H₂的物質(zhì)的量比第一組的一半少，說明該反應(yīng)正向是放熱反應(yīng)，升高溫度，K減小；
故答案為：0.16mol/（L?min）；

8

3

；減��；
②650℃時(shí)，若在此容器中開始充入2mol H₂O（g）、1mol CO、1mol CO₂和 x mol H₂，此時(shí)Qc=

C(CO2)C(H2)

C(H2O)C(CO)

=

0.5mol/L×0.5xmol/L

1mol/L×0.5mol/L

=

x

2

，要使反應(yīng)向正反向進(jìn)行需滿足條件：Qc＜K，即

x

2

＜

8

3

，解得
x＜16/3，氫氣的濃度不能是負(fù)值所以：0≤x＜

16

3

；
故答案為：0≤x＜

16

3

；
③反應(yīng)物有兩種或兩種以上，增大一種反應(yīng)物的量可以提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，
本題反應(yīng)H₂O+CO?CO₂+H₂中，H₂O和CO系數(shù)相等，根據(jù)轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化量

起始量

，兩種情況下，實(shí)驗(yàn)組2中H₂O（g）轉(zhuǎn)化量與起始量之比一定等于實(shí)驗(yàn)組3中CO的轉(zhuǎn)化量與起始量，所以α₂（H₂O）=α₃（CO）；
故答案為：=．

點(diǎn)評(píng)：本題考查蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及應(yīng)用，做題時(shí)注意影響平衡移動(dòng)的因素以及平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算．