Question

图a是1mol NO₂和1mol CO恰好反应生成CO₂和NO过程中的能量变化示意图；现往体积固定的密闭容器中通入等物质的量的NO₂ 和CO，反应中的CO和NO的浓度随时间变化的示意图如b图．根据图意回答下列问题：

（1）写出NO₂和CO反应的热化学方程式

 

．
（2）从反应开始到平衡，用NO₂浓度变化表示平均反应速率v（NO₂）=

 

．
（3）此温度下该反应的平衡常数K=

 

．
（4）若在温度相同、容积均为1L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡吋的有关数据如下表：

容  器	甲	乙	丙
反应物投入量	1mol NO2 1mol CO	2mol NO 2mol CO2	1mol NO2、1mol CO 1mol NO、1mol CO2
平衡时c（NO）/mol?L-1	0.75	1.5	m
能量变化	放出a kJ	吸收b kJ	放出c kJ
CO或NO的转化率	α1	α2	α3

则：a+

b

2

=

 

，α₁+α₂=

 

，m=

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）根据能量变化图，反应热等于=正反应的活化能减去逆反应的活化能，结合热化学方程式的书写规则书写；
（2）由图可知，t₁min到达平衡，平衡时NO的浓度变化量为1.5mol/L，根据v=

△c

△t

计算v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（NO₂）；
（3）根据CO的起始浓度确定NO₂的起始浓度，利用三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
根据反应热判断降低温度，平衡移动的方向，据此判断降低温度对平衡常数的影响；
（4）甲与乙是等效平衡，对应各组分的含量完全相同，对应各组分的物质的量乙是甲中的2倍，CO的转化率为α₁，计算平衡时甲CO的物质的量，乙中平衡时NO的转化率为α₂，计算平衡时乙中CO的物质的量，据此解答；
甲与乙是等效平衡，对应各组分的含量完全相同，对应各组分的物质的量乙是甲中的2倍，令平衡时甲中CO为nmol，则乙中CO为2nmol，结合热化学方程式计算反应热，据此解答；
丙与乙是等效平衡，平衡时NO的浓度相等．

解答： 解：（1）该反应的焓变△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以热化学方程式为：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1，
故答案为：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；
（2）由图可知，t₁min到达平衡，平衡时NO的浓度变化量为1.5mol/L，故v（NO）=

1.50mol/L

t1min

=

1.50

t1

mol?L^-1?min^-1，速率之比等于化学计量数之比，故v（NO₂）=v（NO）=

1.50

t1

mol?L^-1?min^-1，
故答案为：

1.50

t1

mol?L^-1?min^-1；
（3）CO的起始浓度为2mol/L，二氧化氮与NO的起始物质的量相等，故NO₂的起始浓度为2mol/L，平衡时NO的浓度变化量为1.5mol/L，则：
            NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）
开始（mol/L）：2       2       0      0
变化（mol/L）：1.5     1.5     1.5    1.5
平衡（mol/L）：0.5     0.5     1.5    1.5
故该温度下平衡常数k=

1.5×1.5

0.5×0.5

=9，
故答案为：9；
（4）甲与乙是等效平衡，对应各组分的含量完全相同，对应各组分的物质的量乙是甲中的2倍，CO的转化率为α₁，则平衡时CO的物质的量为（1-α₁）mol，乙中平衡时NO的转化率为α₂，乙中平衡时CO的物质的量为2α₂mol，故2（1-α₁）=2α₂，整理得α₁+α₂=1；
令平衡时甲中CO为nmol，则乙中CO为2nmol，甲中放出的热量为（1-n）×234kJ=akJ，乙中吸收的热量为2n×234kJ=bkJ，整理得a+

b

2

=234；
丙与乙是完全等效平衡，平衡时NO的浓度相等，故m=1.5mol/L；
故答案为：234；1；1.5．

点评：本题考查化学平衡影响因素、等效平衡、化学平衡的计算，题目计算量较大，难度较大，关键是构建平衡建立的等效途径，（4）中注意从正、逆不同方向建立的等效平衡转化率、反应热的关系．