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：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、 1 mol CO­2和 x molH2，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

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

【解析】

试题分析：（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，则根据盖斯定律可知（①－②＋③）÷2即得到反应NO2(g)＋CO(g)＝NO(g) +CO2(g) △H＝－234kJ/mol。则根据图像可知134kJ/mol－a kJ/mol＝－234kJ/mol，解得a＝368。

（2）①根据表中数据可知平衡时生成氢气的物质的量是1．6mol，则根据方程式可知消耗CO2的物质的量是1．6mol，其浓度是0．8mol/L，则CO2表示的反应速率为0．8mol/L÷5min＝0．16mol/(L·min)。

② H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始浓度   1mol/L   2mol/L     0       0

转化浓度  0．8mol/L   0．8mol/l  0．8mol/l  0．8mol/l

平衡浓度  0．2mol/L  1．2mol/L  0．8mol/l  0．8mol/l

所以平衡常数K＝＝2．67

根据表中1、2数据可知，实验1中CO的转化率为×100%=40%，实验2中CO的转化率为×100%=20%，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆反应方向移动，因此平衡常数减小；

②若要使反应在开始时正向进行，则＜2．67，解得x＜16/3，因此x的取值范围是0≤x＜16/3。

②实验2条件下平衡常数，需要列式计算平衡浓度

H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始浓度   0．5mol/L   1mol/L     0        0

转化浓度  0．2mol/L   0．2mol/l  0．2mol/l  0．2mol/l

平衡浓度  0．3mol/L  0．8mol/L  0．2mol/l  0．2mol/l

则K==0．17

若a＝2，b＝1，则

H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始浓度   1   0．5     0        0

转化浓度  x   x x x

平衡浓度 1－x 0．5－x x x

则＝0．17

解得x＝0．2

所以在这两种情况下实验组2中H2­­­O（g）和实验组3中CO的转化率均是×100%＝40%。

考点：考查反应热、反应速率、平衡常数的有关计算与应用以及外界条件对平衡状态的影响