Question

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

（1）寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式    ．
（2）從反應開始到平衡，用NO₂濃度變化表示平均反應速率v（NO₂）=    ．
（3）此溫度下該反應的平衡常數K=    ；溫度降低，K    （填“變大”、“變小”或“不變”）
（4）若在溫度和容積相同的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，測得反應達到平衡吋的有關數據如下表：

容  器	甲	乙	丙
反應物投入量	1mol NO2 1mol CO	2mol NO 2mol CO2	1mol NO2、1mol CO 1mol NO、1mol CO2
平衡時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的轉化率	α1	α2	α3

則：α₁+α₂=    ，a+=    ，m=    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據能量變化圖，反應熱等于=正反應的活化能減去逆反應的活化能，結合熱化學方程式的書寫規則書寫；
（2）由圖可知，t₁min到達平衡，平衡時NO的濃度變化量為1.5mol/L，根據v=計算v（NO），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（NO₂）；
（3）根據CO的起始濃度確定NO₂的起始濃度，利用三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數表達式計算；
根據反應熱判斷降低溫度，平衡移動的方向，據此判斷降低溫度對平衡常數的影響；
（4）甲與乙是等效平衡，對應各組分的含量完全相同，對應各組分的物質的量乙是甲中的2倍，CO的轉化率為α₁，計算平衡時甲CO的物質的量，乙中平衡時NO的轉化率為α₂，計算平衡時乙中CO的物質的量，據此解答；
甲與乙是等效平衡，對應各組分的含量完全相同，對應各組分的物質的量乙是甲中的2倍，令平衡時甲中CO為nmol，則乙中CO為2nmol，結合熱化學方程式計算反應熱，據此解答；
丙與乙是等效平衡，平衡時NO的濃度相等．
解答：解：（1）該反應的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，所以熱化學方程式為：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到達平衡，平衡時NO的濃度變化量為1.5mol/L，故v（NO）==mol?L^-1?min^-1，速率之比等于化學計量數之比，故v（NO₂）=v（NO）=mol?L^-1?min^-1，
故答案為：mol?L^-1?min^-1；
（3）CO的起始濃度為2mol/L，二氧化氮與NO的起始物質的量相等，故NO₂的起始濃度為2mol/L，平衡時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k==9，
該反應正反應是放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，平衡常數變大，
故答案為：9：變大；
（4）甲與乙是等效平衡，對應各組分的含量完全相同，對應各組分的物質的量乙是甲中的2倍，CO的轉化率為α₁，則平衡時CO的物質的量為（1-α₁）mol，乙中平衡時NO的轉化率為α₂，乙中平衡時CO的物質的量為2α₂mol，故2（1-α₁）=2α₂，整理得α₁+α₂=1；
令平衡時甲中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+=234；
丙與乙是完全等效平衡，平衡時NO的濃度相等，故m=3mol/L，
故答案為：1；234；3mol/L．
點評：本題考查化學平衡影響因素、等效平衡、化學平衡的計算，題目計算量較大，難度較大，關鍵是構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化率、反應熱的關系．