Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，研究NO2、NO、CO等大气污染物处理对建设美丽中国具有重要意义。

（1）已知: ①NO2+COCO2+NO该反应的平衡常数为K1（下同），每1mol 下列物质分解为气态基态原子消耗能量（即分子的总键能）分别为：

NO2	CO	CO2	NO
812kJ	1076kJ	1490kJ	632kJ

②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+ 179.5 kJ /mol K2

③2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol K3

试写出NO与CO反应生成无污染的N2和CO2的热化学方程式_______________________以及此热化学方程式的平衡常数K=________(用K1、 K2、K3表示)

（2）污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为：2NO2+4CO4CO2+N2，某温度下，在1L密闭容器中充入0.1molNO2和0.2molCO，此时容器的压强为1个大气压，5秒时反应达到平衡时，容器的压强变为原来的29/30，则反应开始到平衡时CO的平均反应速率v(CO)=_____。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-759.8kJ/mol K=K3K12/K2 0.008mol/(L·s)

【解析】

本题考查热化学方程式的书写及盖斯定律的应用、化学反应速率、化学平衡常数。

(1)由已知信息可以求出热化学方程式①NO2(g) + CO(g)CO2(g) + NO(g)ΔH=812 kJ·mol-1+1076 kJ·mol-1-1490 kJ·mol-1-632 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1。NO与CO反应生成无污染气体，根据质量守恒定律可知无污染气体为N2和CO2，写出热化学方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)ΔH，根据盖斯定律，由①×2-②+③可得目标热化学方程式，则ΔH=-234kJ·mol-1×2-(+179.5 kJ·mol-1)+(-112.3kJ·mol-1)=-759.8 kJ·mol-1。当总反应式相加时，平衡常数相乘，相减时相除，成倍时为幂，则该反应的平衡常数。

(2)因为压强之比等于物质的量之比，又由于在1L密闭容器（恒容容器）中进行的反应，则压强之比又等于物质的量浓度之比，即反应前后总浓度之比为29/30，可求出CO浓度的变化量，再根据速率公式计算CO的速率。

(1)根据焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，可以求出热化学方程式①NO2(g) + CO(g) CO2(g) + NO(g)ΔH=812 kJ·mol-1+1076 kJ·mol-1-1490 kJ·mol-1-632 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1，②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+179.5 kJ /mol，③2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)△H=-112.3kJ/mol，根据盖斯定律，由①×2-②+③可得目标热化学方程式，则ΔH=-234 kJ·mol-1×2-(+179.5 kJ·mol-1)+(-112.3 kJ·mol-1)=-759.8 kJ·mol-1。当总反应式相加时，平衡常数相乘，相减时相除，成倍时为幂，则该反应的平衡常数。本小题答案为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-759.8kJ/mol；K=K3K12/K2。

(2)设达到平衡时NO2的浓度改变为x

2NO2+4CO4CO2+N2

起始浓度(mol/L) 0.1 0.2 0 0

改变浓度(mol/L) x 2x 2x 0.5x

平衡浓度(mol/L) 0.1-x 0.2-2x 2x 0.5x，则[(0.1-x)+(0.2-2x)+0.2x+0.5x]/(0.1+0.2)=29/30，得x=0.02mol/L，v(CO)=( 2×0.02mol/L)/5s=0.008mol/(L·s)。本小题答案为：0.008mol/(L·s)。