Question

2013年以来，全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中，冬季取暖排放的CO₂、汽车尾气等都是形成雾霾的因素．
（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
如图是在101kPa，298K条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO过程中能量变化的示意图．则a=

 

．
（2）将不同物质的量的H₂O（g）和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/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实验组1中以v（CO₂）表示的反应速率为

 

，此温度下的平衡常数为

 

，温度升高时平衡常数会

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②650℃时，若在此容器中开始充入2mol H₂O（g）、1mol CO、1mol CO₂和 x mol H₂，若要使反应在开始时正向进行，则x应满足的条件是

 

．
③若a=2，b=1，则达平衡时实验组2中H₂O（g）和实验组3中CO的转化率的关系为α₂（H₂O）

 

α₃（CO）（填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）根据盖斯定律计算出反应 NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）的反应热△H′，根据图中能量变化可知-△H′+E₁=E₂；
（1）①列三段表示出实验1各物质浓度的变化情况，然后根据速率公式：v（CO₂）=

△C(CO2)

△t

；K=

[CO2][H2]

[H20][CO]

；
第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时H₂的物质的量比第一组的一半少，说明该反应正向是放热反应；
②考查平衡常数的应用，比较Qc与K的关系，要使反应向 正方向进行应满足Qc小于K；
③反应物有两种或两种以上，增大一种反应物的量可以提高另一种反应物的转化率，
本题反应H₂O+CO?CO₂+H₂中，H₂O和CO系数相等，根据转化率=

转化量

起始量

，两种情况下，实验组2中H₂O（g）转化量与起始量之比一定等于实验组3中CO的转化量与起始量，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
根据盖斯定律

①+③-②

2

得热化学方程式：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H′，所以△H′=

△H1+△H2-△H3

2

=-234kJ/mol，
根据图中能量变化可知-△H′+E₁=E₂  所以E₂ =234kJ/mol+134kJ/mol=368kJ/mol；
故答案为：368；
（2）①H₂O（g）+CO（g） CO₂（g）+H₂（g）
初始 1mol/L      2mol/L         0         0
转化 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

；
根据表中数据第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时H₂的物质的量比第一组的一半少，说明该反应正向是放热反应，升高温度，K减小；
故答案为：0.16mol/（L?min）；

8

3

；减小；
②650℃时，若在此容器中开始充入2mol H₂O（g）、1mol CO、1mol CO₂和 x mol H₂，此时Qc=

C(CO2)C(H2)

C(H2O)C(CO)

=

0.5mol/L×0.5xmol/L

1mol/L×0.5mol/L

=

x

2

，要使反应向正反向进行需满足条件：Qc＜K，即

x

2

＜

8

3

，解得
x＜16/3，氢气的浓度不能是负值所以：0≤x＜

16

3

；
故答案为：0≤x＜

16

3

；
③反应物有两种或两种以上，增大一种反应物的量可以提高另一种反应物的转化率，
本题反应H₂O+CO?CO₂+H₂中，H₂O和CO系数相等，根据转化率=

转化量

起始量

，两种情况下，实验组2中H₂O（g）转化量与起始量之比一定等于实验组3中CO的转化量与起始量，所以α₂（H₂O）=α₃（CO）；
故答案为：=．

点评：本题考查盖斯定律的应用，化学平衡常数的计算及应用，做题时注意影响平衡移动的因素以及平衡常数的有关计算．