Question

2013年以來(lái)，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(chē)尾氣等都是形成霧霾的因素。

（1）已知：① N2(g) + O2(g)＝2NO(g) △H＝+179．5 kJ/mol

②2NO(g) + O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112．3 kJ/mol 

③2NO(g) +2CO(g)＝N2(g) +2CO2(g) △H＝－759．8 kJ/mol

下圖是在101kPa，298K條件下1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成1mol CO2和1mol NO過(guò)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(kāi)始充入2mol H2­­­O（g）、 1mol CO、 1 mol CO­2和 x molH2，若要使反應(yīng)在開(kāi)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

（14分）（1）368（3分）（2）① 0．16mol/(L·min) （2分） 8/3或2．67 （2分）減少 （2分） ② 0≤x＜16/3 （3分） ③ ＝（2分）

【解析】

試題分析：（1）抑制① N2(g) + O2(g)＝2NO(g) △H＝+179．5 kJ/mol 、②2NO(g) + O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112．3 kJ/mol、③2NO(g) +2CO(g)＝N2(g) +2CO2(g) △H＝－759．8 kJ/mol，則根據(jù)蓋斯定律可知（①－②＋③）÷2即得到反應(yīng)NO2(g)＋CO(g)＝NO(g) +CO2(g) △H＝－234kJ/mol。則根據(jù)圖像可知134kJ/mol－a kJ/mol＝－234kJ/mol，解得a＝368。

（2）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知平衡時(shí)生成氫氣的物質(zhì)的量是1．6mol，則根據(jù)方程式可知消耗CO2的物質(zhì)的量是1．6mol，其濃度是0．8mol/L，則CO2表示的反應(yīng)速率為0．8mol/L÷5min＝0．16mol/(L·min)。

② H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始濃度   1mol/L   2mol/L     0       0

轉(zhuǎn)化濃度  0．8mol/L   0．8mol/l  0．8mol/l  0．8mol/l

平衡濃度  0．2mol/L  1．2mol/L  0．8mol/l  0．8mol/l

所以平衡常數(shù)K＝＝2．67

根據(jù)表中1、2數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)1中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%，實(shí)驗(yàn)2中CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%，則實(shí)驗(yàn)1的轉(zhuǎn)化率大于實(shí)驗(yàn)2，則說(shuō)明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此平衡常數(shù)減小；

②若要使反應(yīng)在開(kāi)始時(shí)正向進(jìn)行，則＜2．67，解得x＜16/3，因此x的取值范圍是0≤x＜16/3。

②實(shí)驗(yàn)2條件下平衡常數(shù)，需要列式計(jì)算平衡濃度

H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始濃度   0．5mol/L   1mol/L     0        0

轉(zhuǎn)化濃度  0．2mol/L   0．2mol/l  0．2mol/l  0．2mol/l

平衡濃度  0．3mol/L  0．8mol/L  0．2mol/l  0．2mol/l

則K==0．17

若a＝2，b＝1，則

H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始濃度   1   0．5     0        0

轉(zhuǎn)化濃度  x   x x x

平衡濃度 1－x 0．5－x x x

則＝0．17

解得x＝0．2

所以在這兩種情況下實(shí)驗(yàn)組2中H2­­­O（g）和實(shí)驗(yàn)組3中CO的轉(zhuǎn)化率均是×100%＝40%。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)熱、反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算與應(yīng)用以及外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響