Question

（14分）圖a是1 mol NO₂和1 mol 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。根據題意回答下列問題

（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	1 mol NO2 1 mol CO	2 mol NO 2 mol CO2	1 mol NO2、1 mol CO 1 mol NO、1 mol 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+b/2=    ,m=   

Answer 1

（3） 9 ； 變大
（4） 1 ；  234 ；  3

試題分析：（1）根據能量變化圖，反應熱等于生成物的總能量減去反應物的總能量，反應物和生成物能量的差值為E₂-E₁，寫出化學方程式，標出各物質的狀態，從而寫出熱化學方程式；（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）開始加入的CO和NO的物質的量相等，根據CO的起始濃度2mol/L確定NO₂的起始濃度也為2mol/L，達到平衡時CO的濃度為0.5mol/L，故NO₂的濃度也為0.5mol/L，根據方程式計算出NO和CO2的濃度均為1.5mol/L，代入平衡常數表達式計算出化學平衡常數；該反應為放熱反應，降低溫度，平衡向右移動，化學平衡常數增大；（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，