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：
H_2­­­O(g)+CO(g)CO­₂(g)+H_2­­­(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 H_2­­­O（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H_2­­­O（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）①0．16mol/(L·min) （2分）  8/3或2．67 （2分）减少 （2分） ②0≤x＜16/3 （3分）   ③ ＝（2分）

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H_2­­­O（g）和实验组3中CO的转化率均是×100%＝40%。