【題目】研究氨氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時,涉及如下反應:

2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g) K1 ΔH1<0()

2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)  K2  ΔH2<0 ()

(1)4NO2(g)2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)的平衡常數(shù)K________(K1、K2表示)。

(2)為研究不同條件對反應()的影響,在恒溫條件下,向2 L恒容密閉容器中加入0.2 mol NO0.1 mol Cl2,10 min時反應()達到平衡。測得平衡后n(Cl2)2.5×102 mol,10 minυ(ClNO)________________,則NO的轉化率α1________。其他條件保持不變,反應()在恒壓條件下進行,平衡時NO的轉化率α2 ________α1(“>”“<””),

(3)氨氣是工業(yè)制硝酸的主要原料之一,催化氧化步驟中發(fā)生的主要反應如下:

I. 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) H =-906 kJ·mol1

II.4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) H = -1266 kJ·mol1

1L的密閉容器中充入1 mol NH32 mol O2,測得有關物質的物質的量與反應溫度的關系如圖所示。

①催化氧化步驟中,最適宜的溫度為_________________(“T1“T2“T”)

②寫出N2O2生成NO的熱化學方程式________。

③溫度為T2時,反應II的平衡常數(shù)K =_________________(只列算式)

【答案】K12/K2 7.5×103 mol·L1·min1 75% > T N2(g)O2(g)2NO(g) H= +180.5kJ·mol1 0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L1

【解析】

1)分別寫出()()反應的平衡常數(shù)K1=c(ClNO)÷c2(NO2)

K2= c2(ClNO)÷[c2(NO)c(Cl2)],根據(jù)反應4NO2g+2NaCls2NaNO3s+2NOg+Cl2g)可知該反應平衡常數(shù)K=c(Cl2)×c2(NO)÷[c4(NO2)]= K12/K2;

2)在恒溫條件下,向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO0.1mol Cl2,10min時反應(Ⅱ)達到平衡,測得10minvClNO=7.5×10-3molL-1min-1,物質的量為7.5×10-3molL-1min-1×10min×2L=0.15mol,然后依據(jù)平衡三段式列式計算;

(3)根據(jù)生成物氮氣、NO的物質的量判斷催化劑對反應的選擇性;

反應Ⅰ為放熱反應,在T時,反應達到平衡狀態(tài),繼續(xù)升高溫度,平衡逆向移動,從而使NO物質的量減少;

T2平衡時n(NO)n(N2)0.2mol,利用方程式計算兩個反應消耗的氨氣、氧氣物質的量以及生成的水的物質的量,可以計算平衡時氨氣與氧氣物質的量,由于容器體積為1L,利用物質的量代替濃度帶入K=c4(NO)c6(H2O)c4(NH3)c5(O2)計算;

(1)( 分別寫出(Ⅰ)(Ⅱ)反應的平衡常數(shù)K1=c(ClNO)÷c2(NO2)

K2= c2(ClNO)÷[c2(NO)c(Cl2)],根據(jù)反應4NO2g+2NaCls2NaNO3s+2NOg+Cl2g)可知該反應平衡常數(shù)K=c(Cl2)×c2(NO)÷[c4(NO2)]= K12/K2;

第二種方法:反應③=×2,K= K12/K2,

故答案為:K12/K2

(2)在恒溫條件下,2L恒容密閉容器中加入0.2molNO0.1molCl2,10min時反應()達到平衡,測得10minυ(ClNO)= 7.5×103 mol·L1·min1,物質的量為7.5×103molL1min1×10min×2L=0.15mol,則:

2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g),

起始量(mol)0.2 0.1 0

變化量(mol)0.15 0.075 0.15

平衡量(mol)0.05 0.025 0.15

則平衡后n(Cl2)=0.025mol,

NO的轉化率α1=0.15mol÷0.2mol×100%=75%

其他條件保持不變,反應()在恒壓條件下進行,隨反應進行,氣體體積減小,為保持恒壓所以容器體積減小,壓強增大,平衡正向進行,平衡時NO的轉化率α2增大;

故答案為:7.5×103 mol·L1·min1;75%>;

(3) ①由圖可知,該催化劑在高溫時,生成的NO物質的量遠大于氮氣的,故該催化劑在高溫下選擇反應I,催化劑在低溫下選擇反應Ⅱ,反應Ⅰ為放熱反應,在T3時,反應達到平衡狀態(tài),繼續(xù)升高溫度,平衡逆向移動,從而使NO物質的量減少;

故答案為:T

②有蓋斯定律得:(I- II÷2即是N2(g)O2(g)2NO(g) H= +180.5kJ·mol1

故答案為:N2(g)O2(g)2NO(g) H= +180.5kJ·mol1

③在1L密閉容器中充入span>1molNH32molO2,T2平衡時n(NO)n(N2)0.2mol,則:

4NH3(g)+5024NO(g)+6H2O(g)

變化(mol)0.2 0.25 0.2 0.3

4NH3(g)+302(g)2N2(g)+6H2O(g)

變化(mol)0.4 0.3 0.2 0.6

故平衡時,n(NH3)1mol0.2mol0.4mol0.4mol,n(O2)2mol0.25mol0.3mol1.45mol,n(H2O)0.3mol+0.6mol0.9mol,由于容器體積為1L,利用物質的量代替濃度計算平衡常數(shù)K= K=c2(N2)c6(H2O)÷(c4(NH3)c3(O2))= 0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L1

故答案為:0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L1

練習冊系列答案
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化學鍵

F—D

F—F

B—B

F—B

B=D

D=D

鍵能(KJ/mol

460

176

347.7

347

745

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