Question

圖a是1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，圖b是反應(yīng)中的CO和NO的濃度隨時(shí)間變化的示意圖．根據(jù)圖意回答下列問題：

（1）寫出NO₂和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1

．
（2）從反應(yīng)開始到平衡，用NO₂濃度變化表示平均反應(yīng)速率v（NO₂）=

1.5

t1

mol?L^-1?min^-1

．
（3）此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

9

；溫度降低，K

變大

（填“變大”、“變小”或“不變”）
（4）若在溫度和容積相同的三個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，測得反應(yīng)達(dá)到平衡吋的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容  器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1mol NO2 1mol CO	2mol NO 2mol CO2	1mol NO2、1mol CO 1mol NO、1mol CO2
平衡時(shí)c（NO）/mol?L-1	1.5	3	m
能量變化	放出a kJ	吸收b kJ	放出c kJ
CO或NO的轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

則：α₁+α₂=

1

，a+

b

2

=

234

，m=

3mol/L

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)能量變化圖，反應(yīng)熱等于=正反應(yīng)的活化能減去逆反應(yīng)的活化能，結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則書寫；
（2）由圖可知，t₁min到達(dá)平衡，平衡時(shí)NO的濃度變化量為1.5mol/L，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（NO），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（NO₂）；
（3）根據(jù)CO的起始濃度確定NO₂的起始濃度，利用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
根據(jù)反應(yīng)熱判斷降低溫度，平衡移動(dòng)的方向，據(jù)此判斷降低溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響；
（4）甲與乙是等效平衡，對(duì)應(yīng)各組分的含量完全相同，對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量乙是甲中的2倍，CO的轉(zhuǎn)化率為α₁，計(jì)算平衡時(shí)甲CO的物質(zhì)的量，乙中平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為α₂，計(jì)算平衡時(shí)乙中CO的物質(zhì)的量，據(jù)此解答；
甲與乙是等效平衡，對(duì)應(yīng)各組分的含量完全相同，對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量乙是甲中的2倍，令平衡時(shí)甲中CO為nmol，則乙中CO為2nmol，結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)熱，據(jù)此解答；
丙與乙是等效平衡，平衡時(shí)NO的濃度相等．

解答：解：（1）該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學(xué)方程式為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1，
故答案為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ?mol^-1；
（2）由圖可知，t₁min到達(dá)平衡，平衡時(shí)NO的濃度變化量為1.5mol/L，故v（NO）=

1.5mol/L

t1min

=

1.5

t1

mol?L^-1?min^-1，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（NO₂）=v（NO）=

1.5

t1

mol?L^-1?min^-1，
故答案為：

1.5

t1

mol?L^-1?min^-1；
（3）CO的起始濃度為2mol/L，二氧化氮與NO的起始物質(zhì)的量相等，故NO₂的起始濃度為2mol/L，平衡時(shí)NO的濃度變化量為1.5mol/L，則：
            NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）
開始（mol/L）：2       2       0      0
變化（mol/L）：1.5     1.5     1.5    1.5
平衡（mol/L）：0.5     0.5     1.5    1.5
故該溫度下平衡常數(shù)k=

1.5×1.5

0.5×0.5

=9，
該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)變大，
故答案為：9：變大；
（4）甲與乙是等效平衡，對(duì)應(yīng)各組分的含量完全相同，對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量乙是甲中的2倍，CO的轉(zhuǎn)化率為α₁，則平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為（1-α₁）mol，乙中平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為α₂，乙中平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量為2α₂mol，故2（1-α₁）=2α₂，整理得α₁+α₂=1；
令平衡時(shí)甲中CO為nmol，則乙中CO為2nmol，甲中放出的熱量為（1-n）×234kJ=akJ，乙中吸收的熱量為2n×234kJ=bkJ，整理得a+

b

2

=234；
丙與乙是完全等效平衡，平衡時(shí)NO的濃度相等，故m=3mol/L，
故答案為：1；234；3mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡影響因素、等效平衡、化學(xué)平衡的計(jì)算，題目計(jì)算量較大，難度較大，關(guān)鍵是構(gòu)建平衡建立的等效途徑，（4）中注意從正、逆不同方向建立的等效平衡轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)熱的關(guān)系．