问题 填空题

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
H2OCOCOH2
1650242.41.65
2900121.60.43
3900abcdt
 

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“=”)。

答案

(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)

题目分析:(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

=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%。

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