问题 问答题

图a是1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,图b是反应中的CO和NO的浓度随时间变化的示意图.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=______;温度降低,K______(填“变大”、“变小”或“不变”)

(4)若在温度和容积相同的三个密闭容器中,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
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-11.53m
能量变化放出a kJ吸收b kJ放出c kJ
CO或NO的转化率α1α2α3
则:α12=______,a+
b
2
=______,m=______.

答案

(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)=

1.5mol/L
t1min
=
1.5
t1
mol•L-1•min-1,速率之比等于化学计量数之比,故v(NO2)=v(NO)=
1.5
t1
mol•L-1•min-1

故答案为:

1.5
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,

该反应正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应方向移动,平衡常数变大,

故答案为:9:变大;

(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α12=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=3mol/L,

故答案为:1;234;3mol/L.

单项选择题
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