【答案】 2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ/mol < 該反應△S小于零,反應在該條件下能自發進行,故△H<0 溫度越高,反應速率越快 因為第1組的K大于第2組的K,溫度越低,平衡常數越大,反應進行的程度越大 a=1.5 b=0.75
【解析】⑴.① N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=180.5 kJ/mol
② 2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g) △H= -566kJ/mol
NO(g)與CO(g)在催化劑作用下轉化成N2(g)和CO2(g)的化學方程式為:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),根據蓋斯定律,②-①可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H= -566kJ/mol-180.5 kJ/mol= -746.5 kJ/mol,故答案為:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H= -746.5 kJ/mol;
⑵.2NO2(g)+4CO(g)= N2(g)+4CO2(g) ,ΔH=QkJ·mol-1,該反應的△S小于零,根據△G=△H-T△S<0時,反應可自發進行,則只有△H<0,故答案是:<;該反應△S小于零,反應在該條件下能自發進行,故△H<0;
⑶.①.第1組實驗溫度為550℃,第2組實驗溫度為650℃,第2組實驗達到平衡所需的時間明顯比第1組少,故說明溫度越高,反應速率越快;
根據三段式法分別計算第1組550℃和第2組650℃時的平衡常數:
設第1組550℃時平衡常數為:K1,
2SO2(g )+O2(g)
2SO3(g)
起始量(mol/L) 0.4 0.2 0
轉化量(mol/L) 0.36 0.18 0.36
平衡量(mol/L) 0.04 0.02 0.36
則K1=0.3620.042×0.02=4050
設第2組650℃時平衡常數為:K2,
2SO2(g )+O2(g)
2SO3(g)
起始量(mol/L) 0.2 0.1 0
轉化量(mol/L) 0.16 0.08 0.16
平衡量(mol/L) 0.04 0.02 0.16
則K2=0.1620.042×0.02=800
則K1>K2,說明溫度越低,平衡常數越大,反應進行的程度越大,故答案為:因為第1組的K大于第2組的K,溫度越低,平衡常數越大,反應進行的程度越大;
②. 第3組實驗和第2組實驗溫度相同,因在第3組的實驗中一開始加入了0.5mol的SO3,反應達平衡時SO2仍為0.4mol,則第3組實驗和第2組實驗為等效平衡,因2SO2(g )+O2(g)
2SO3(g)是反應前后體積不相等的可逆反應,若達到等效平衡,則第3組和第2組反應物的起始加入量應相等,令SO3完全轉化,則根據方程式有:a+0.5=2,b+0.25=1,則a=1.5,b=0.75,故答案為:a=1.5;b=0.75。