Question

19．亞硝酸氯（ClNO）是有機合成中的重要試劑．可由NO與Cl₂在通常條件下反應得到，化學方程式為2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
（1）氮氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時會生成亞硝酸氯，涉及如下反應：
①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）K₁
②4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）K₂
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）K₃
則K₁，K₂，K₃之間的關系為K₃=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$．
（2）已知幾種化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表（亞硝酸氯的結(jié)構(gòu)為Cl-N=O）：

化學鍵	N≡O	Cl-Cl	Cl-N	N=O
鍵能/kJ．mol-1	630	243	a	607

則2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）反應的△H和a的關系為△H=289-2akJ/mol．
（3）300℃時.2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）的正反應速率表達式為v正=k•cⁿ（ClNO），
測得速率和濃度的關系如下表：

序號	c（ClNO）/mol．L-1	v/mol．L-1•s-1
①	0.30	3.60×10${\;}^{-{9}^{\;}}$
②	0.60	1.44×10-8
③	0.90	3.24×10-8

n=2；k=4.0×10^-8L/（mo1•s）（注明單位）．
（4）在1L的恒容密閉容器中充入2molNO（g）和1molCl₂（g），在不同溫度下測得c（ClNO）與時間的關系如圖A：

①該反應的△H＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
②反應開始到10min時NO的平均反應速率v（NO）=0.1mol/（L•min），
③T₂時該反應的平衡常數(shù)K=2
（5）一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中按一定比例充入NO（g）和Cl₂（g），平衡時ClNO的體積分數(shù)隨$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$=的變化圖象如圖B，則A、B、C三狀態(tài)中，NO的轉(zhuǎn)化率最大的是A點，當$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$=1.5時，達到平衡狀態(tài)ClNO的體積分數(shù)可能是D、E、F三點中的D點．

Answer 1

分析 （1）已知：①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）K₁
②4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）K₂
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）K₃
由蓋斯定律可知2②-①=③，焓變?yōu)楸稊?shù)關系，而K為指數(shù)關系，以此計算K；
（2）根據(jù)反應的△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算；
（3）將$\frac{②}{①}$得n，將n代入①中得k；
（4）①由圖A可知T₂先達到平衡狀態(tài)，且生成物的濃度小，則升高溫度平衡逆向移動；
②10min時c（ClNO）=1mol/L，則c（NO）=1mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算速率；
③根據(jù)化學平衡常數(shù)為平衡時生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積之比計算；
（5）NO的物質(zhì)的量越小其轉(zhuǎn)化率越大；當反應物的物質(zhì)的量之比等于其計量數(shù)之比時生成物的含量最大，當n（NO）/n（Cl₂）=1.5時說較C點NO的物質(zhì)的量較大，平衡右移，產(chǎn)物的含量增大．

解答 解：（1）已知：①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）K₁
②4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）K₂
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）K₃
由蓋斯定律可知2②-①=③，焓變?yōu)楸稊?shù)關系，而K為指數(shù)關系，則平衡常數(shù)K₃=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$；
故答案為：$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$；
（2）反應的△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，則△H=（2×630+243）-（2a+2×607）=（289-2a）kJ/mol；
故答案為：289-2a；
（3）v正=k•cⁿ（ClNO），則$\frac{1.44×1{0}^{-8}}{3.6×1{0}^{-9}}$=$\frac{k•0．{6}^{2}}{k•0．{3}^{2}}$，解得n=2；將n代入①中得k=$\frac{3.6×1{0}^{-9}}{0．{3}^{2}}$L/（mo1•s）=
4.0×10^-8L/（mo1•s）；
故答案為：2；4.0×10^-8L/（mo1•s）；
（4）①根據(jù)圖象可知T₁＜T₂，溫度越高，反應速率越大，降低溫度c（C1NO）增大，說明平衡向正反應方向移動，說明正反應是放熱反應，△H＜0；
故答案為：＜；
②在1L的恒容密閉容器中充入2molNO（g）和1molCl₂（g），10min時c（ClNO）=1mol/L，則此時c（NO）=1mol/L，v（NO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L•min）；
故答案為：0.1；
③平衡時c（ClNO）=1mol/L，c（NO）=1mol/L，c（Cl₂）=0.5mol/L，則反應2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）的K=$\frac{{1}^{2}}{{1}^{2}×0.5}$=2；
故答案為：2；
（5）NO的物質(zhì)的量越大其轉(zhuǎn)化率越小，所以NO轉(zhuǎn)化率最小的是C點；當反應物的物質(zhì)的量之比等于其計量數(shù)之比時生成物的含量最大，當n（NO）/n（Cl₂）=2.8時產(chǎn)物的含量減小，所以應該是F點，
NO的物質(zhì)的量越小其轉(zhuǎn)化率越大；當反應物的物質(zhì)的量之比等于其計量數(shù)之比時生成物的含量最大，為A點；當n（NO）/n（Cl₂）=1.5時說較C點NO的物質(zhì)的量較大，平衡右移，產(chǎn)物的含量增大，為D；
故答案為：A；D．

點評 本題考查化學平衡計算、外界條件對化學平衡影響因素、化學平衡狀態(tài)判斷等知識點，側(cè)重考查學生分析判斷及計算能力，利用三段式法進行有關計算，側(cè)重分析與計算能力的考查，注意圖象及數(shù)據(jù)的應用，題目難度不大．