Question

11．亞硝酰氯（ClNO）是有機(jī)合成中的重要試劑，可由NO于Cl₂在通常條件下反應(yīng)得到，化學(xué)方程式為2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）．
（1）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(guān)系為$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$．
（2）已知幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表（亞硝酰氯的結(jié)構(gòu)為Cl-N=O）；

化學(xué)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(yīng)的△H和a的關(guān)系為△H=289-2akJ•mol^-1．
（3）300℃時(shí)，2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）的正反應(yīng)速率表達(dá)式為v_正=k•cⁿ（ClNO），測得速率和濃度的關(guān)系如下表：

序號(hào)	c（ClNO）/mol•L-1	v/mol•L-1•s-1
①	0.30	3.6×10-8
②	0.60	1.44×10-8
③	0.90	3.24×10-8

n=2；k=4.0×10^-7mol^-1•L•s^-1（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(shí)間的關(guān)系
如圖A：
①該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
②反應(yīng)開始到10min時(shí)NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=0.1mol•L^-1•min^-1
③T₂時(shí)該反應(yīng)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(shí)ClNO的體積分?jǐn)?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(diǎn)，當(dāng)$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$=1.5時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)ClNO的體積分?jǐn)?shù)可能是D、E、F三點(diǎn)中的D點(diǎn)．

Answer 1

分析 （1）已知：①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）
②4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）
將①×2-②可得：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），焓變?yōu)楸稊?shù)關(guān)系，而K為指數(shù)關(guān)系，以此計(jì)算K；
（2）2NO（g）+C1₂（g）?2C1NO（g）反應(yīng)的△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和；
（3）將$\frac{②}{①}$得n，將n代入①中得k；
（4）①由圖象可知T₂先達(dá)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(dòng)；
②反應(yīng)開始到10min時(shí)，c（C1NO）=1mol/L，則v（C1NO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L•min），結(jié)合速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算；
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
起始（mol/L）   2                 1           0
反應(yīng)                  1               0.5          1
平衡                   1               0.5          1
結(jié)合平衡濃度計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K；
（5）$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$的比值越小，說明若n（NO）不變，n（C1₂） 越大，所以NO的轉(zhuǎn)化率越大；當(dāng)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比等于其計(jì)量數(shù)之比時(shí)生成物的含量最大，當(dāng)$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$=1.5時(shí)產(chǎn)物的含量減大．

解答 解：（1）已知：①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）
②4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）
將①×2-②可得：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），則平衡常數(shù)K₃=$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$，
故答案為：K₃=$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$；
（2）2NO（g）+C1₂（g）?2C1NO（g）反應(yīng)的△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=（2×630+243）-（2a+2×607）=（289-2a）kJ/mol，
故答案為：289-2a；
（3）$\frac{1.44×1{0}^{-7}}{3.6×1{0}^{-8}}$=$\frac{k（0.60）^{n}}{k（0.30）^{n}}$，n=2，將n代入①中得k=$\frac{3.6×1{0}^{-8}}{（0.30）^{2}}$mol^-1•L•s^-1=4.0×10^-7 mol^-1•L•s^-1，
故答案為：2；4.0×10^-7 mol^-1•L•s^-1；
（4）①根據(jù)圖象可知T₁＜T₂，降低溫度c（C1NO）增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：＜；
②反應(yīng)開始到10min時(shí)，c（C1NO）=1mol/L，則v（C1NO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L•min），
則NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=v（C1NO）=0.1mol/（L•min），
故答案為：0.1mol/（L•min）；
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
起始（mol/L）   2                 1           0
反應(yīng)                  1               0.5          1
平衡                   1               0.5          1
T₂時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{1}^{2}}{{1}^{2}×0.5}$=2，
故答案為：2；
（5）$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$的比值越小，說明若n（NO）不變，n（C1₂） 越大，所以NO的轉(zhuǎn)化率越大，NO的轉(zhuǎn)化率最大的是A點(diǎn)；當(dāng)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比等于其計(jì)量數(shù)之比時(shí)生成物的含量最大，當(dāng)$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$=1.5時(shí)產(chǎn)物的含量增大，所以應(yīng)該是D點(diǎn)；
故答案為：A、D．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、外界條件對化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，利用三段式法進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，注意（4）中當(dāng)n（NO）/n（Cl₂）=2時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等且產(chǎn)物的含量最大，題目難度中等．