Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究NO2、NO、CO等大氣污染物處理對建設(shè)美麗中國具有重要意義。

（1）已知: ①NO2+COCO2+NO該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1（下同），每1mol 下列物質(zhì)分解為氣態(tài)基態(tài)原子消耗能量（即分子的總鍵能）分別為：

NO2	CO	CO2	NO
812kJ	1076kJ	1490kJ	632kJ

②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+ 179.5 kJ /mol K2

③2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol K3

試寫出NO與CO反應(yīng)生成無污染的N2和CO2的熱化學(xué)方程式_______________________以及此熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=________(用K1、 K2、K3表示)

（2）污染性氣體NO2與CO在一定條件下的反應(yīng)為：2NO2+4CO4CO2+N2，某溫度下，在1L密閉容器中充入0.1molNO2和0.2molCO，此時(shí)容器的壓強(qiáng)為1個(gè)大氣壓，5秒時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?9/30，則反應(yīng)開始到平衡時(shí)CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=_____。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-759.8kJ/mol K=K3K12/K2 0.008mol/(L·s)

【解析】

本題考查熱化學(xué)方程式的書寫及蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)。

(1)由已知信息可以求出熱化學(xué)方程式①NO2(g) + CO(g)CO2(g) + NO(g)ΔH=812 kJ·mol-1+1076 kJ·mol-1-1490 kJ·mol-1-632 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1。NO與CO反應(yīng)生成無污染氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知無污染氣體為N2和CO2，寫出熱化學(xué)方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)ΔH，根據(jù)蓋斯定律，由①×2-②+③可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式，則ΔH=-234kJ·mol-1×2-(+179.5 kJ·mol-1)+(-112.3kJ·mol-1)=-759.8 kJ·mol-1。當(dāng)總反應(yīng)式相加時(shí)，平衡常數(shù)相乘，相減時(shí)相除，成倍時(shí)為冪，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)。

(2)因?yàn)閴簭?qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，又由于在1L密閉容器（恒容容器）中進(jìn)行的反應(yīng)，則壓強(qiáng)之比又等于物質(zhì)的量濃度之比，即反應(yīng)前后總濃度之比為29/30，可求出CO濃度的變化量，再根據(jù)速率公式計(jì)算CO的速率。

(1)根據(jù)焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，可以求出熱化學(xué)方程式①NO2(g) + CO(g) CO2(g) + NO(g)ΔH=812 kJ·mol-1+1076 kJ·mol-1-1490 kJ·mol-1-632 kJ·mol-1=-234 kJ·mol-1，②N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H=+179.5 kJ /mol，③2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)△H=-112.3kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，由①×2-②+③可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式，則ΔH=-234 kJ·mol-1×2-(+179.5 kJ·mol-1)+(-112.3 kJ·mol-1)=-759.8 kJ·mol-1。當(dāng)總反應(yīng)式相加時(shí)，平衡常數(shù)相乘，相減時(shí)相除，成倍時(shí)為冪，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)。本小題答案為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-759.8kJ/mol；K=K3K12/K2。

(2)設(shè)達(dá)到平衡時(shí)NO2的濃度改變?yōu)閤

2NO2+4CO4CO2+N2

起始濃度(mol/L) 0.1 0.2 0 0

改變濃度(mol/L) x 2x 2x 0.5x

平衡濃度(mol/L) 0.1-x 0.2-2x 2x 0.5x，則[(0.1-x)+(0.2-2x)+0.2x+0.5x]/(0.1+0.2)=29/30，得x=0.02mol/L，v(CO)=( 2×0.02mol/L)/5s=0.008mol/(L·s)。本小題答案為：0.008mol/(L·s)。