Question

圖a是1mol NO₂和1mol CO恰好反應(yīng)生成CO₂和NO過程中的能量變化示意圖；現(xiàn)往體積固定的密閉容器中通入等物質(zhì)的量的NO₂ 和CO，反應(yīng)中的CO和NO的濃度隨時間變化的示意圖如b圖．根據(jù)圖意回答下列問題：

（1）寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．
（2）從反應(yīng)開始到平衡，用NO₂濃度變化表示平均反應(yīng)速率v（NO₂）=

 

．
（3）此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（4）若在溫度相同、容積均為1L的三個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，測得反應(yīng)達到平衡吋的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容  器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1mol NO2 1mol CO	2mol NO 2mol CO2	1mol NO2、1mol CO 1mol NO、1mol CO2
平衡時c（NO）/mol?L-1	0.75	1.5	m
能量變化	放出a kJ	吸收b kJ	放出c kJ
CO或NO的轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

則：a+

b

2

=

 

，α₁+α₂=

 

，m=

 

．

Answer 1

考點：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的計算

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)熱等于=正反應(yīng)的活化能減去逆反應(yīng)的活化能，結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則書寫；
（2）由圖可知，t₁min到達平衡，平衡時NO的濃度變化量為1.5mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計算v（NO），再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（NO₂）；
（3）根據(jù)CO的起始濃度確定NO₂的起始濃度，利用三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
根據(jù)反應(yīng)熱判斷降低溫度，平衡移動的方向，據(jù)此判斷降低溫度對平衡常數(shù)的影響；
（4）甲與乙是等效平衡，對應(yīng)各組分的含量完全相同，對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量乙是甲中的2倍，CO的轉(zhuǎn)化率為α₁，計算平衡時甲CO的物質(zhì)的量，乙中平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為α₂，計算平衡時乙中CO的物質(zhì)的量，據(jù)此解答；
甲與乙是等效平衡，對應(yīng)各組分的含量完全相同，對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量乙是甲中的2倍，令平衡時甲中CO為nmol，則乙中CO為2nmol，結(jié)合熱化學(xué)方程式計算反應(yīng)熱，據(jù)此解答；
丙與乙是等效平衡，平衡時NO的濃度相等．

解答： 解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學(xué)方程式為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；
（2）由圖可知，t₁min到達平衡，平衡時NO的濃度變化量為1.5mol/L，故v（NO）=

1.50mol/L

t1min

=

1.50

t1

mol?L^-1?min^-1，速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v（NO₂）=v（NO）=

1.50

t1

mol?L^-1?min^-1，
故答案為：

1.50

t1

mol?L^-1?min^-1；
（3）CO的起始濃度為2mol/L，二氧化氮與NO的起始物質(zhì)的量相等，故NO₂的起始濃度為2mol/L，平衡時NO的濃度變化量為1.5mol/L，則：
            NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）
開始（mol/L）：2       2       0      0
變化（mol/L）：1.5     1.5     1.5    1.5
平衡（mol/L）：0.5     0.5     1.5    1.5
故該溫度下平衡常數(shù)k=

1.5×1.5

0.5×0.5

=9，
故答案為：9；
（4）甲與乙是等效平衡，對應(yīng)各組分的含量完全相同，對應(yīng)各組分的物質(zhì)的量乙是甲中的2倍，CO的轉(zhuǎn)化率為α₁，則平衡時CO的物質(zhì)的量為（1-α₁）mol，乙中平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為α₂，乙中平衡時CO的物質(zhì)的量為2α₂mol，故2（1-α₁）=2α₂，整理得α₁+α₂=1；
令平衡時甲中CO為nmol，則乙中CO為2nmol，甲中放出的熱量為（1-n）×234kJ=akJ，乙中吸收的熱量為2n×234kJ=bkJ，整理得a+

b

2

=234；
丙與乙是完全等效平衡，平衡時NO的濃度相等，故m=1.5mol/L；
故答案為：234；1；1.5．

點評：本題考查化學(xué)平衡影響因素、等效平衡、化學(xué)平衡的計算，題目計算量較大，難度較大，關(guān)鍵是構(gòu)建平衡建立的等效途徑，（4）中注意從正、逆不同方向建立的等效平衡轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)熱的關(guān)系．