题目内容
【题目】硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。亚硝酸氯可由NO与Cl2在通常条件下反应得到,化学方程式为2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。
(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯,涉及如下反应:
①4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K1
②2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K2
③2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K3
则K1,K2,K3之间的关系为K3=______________。
(2)T℃时,2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正= k cn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表:
序号 | c(ClNO)/mol·L-1 | v/mol·L-1·s-1 |
① | 0.30 | 3.6×10-8 |
② | 0.60 | 1.44×10-7 |
③ | 0.90 | 3.24×10-7 |
n=____________;k=____________(注明单位)。
(3)在2L的恒容密闭容器中充入4mol NO(g)和2mol Cl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图A
①温度为T1时,能作为该反应达到平衡的标志的有__________;
a 容器体积保持不变
b 容器压强保持不变
c 平衡常数K保持不变
d 气体颜色保持不变
e v(ClNO)= v(NO)
f NO与ClNO的物质的量比值保持不变
②反应开始到10min时Cl2的平均反应速率v(Cl2)=____________;
③温度为T2时,10min已经达到平衡,该反应的平衡常数K
(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数φ随n(NO)/n(Cl2)的变化图象如图B,则A、B、C三状态中,NO的转化率最小的是__________点,当n(NO)/n(Cl2)=2.8时,达到平衡状态ClNO的体积分数φ可能是D、E、F三点中的__________点。
【答案】/K1 2 4.0×10-7mol-1·L·s-1 bdf 0.05mol·L-1·min-1 2L/mol C F
【解析】
(1)已知①4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K1
②2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K2
③2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K3
将方程式2×②-①得方程式③,③为:2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g),则平衡常数
, 故答案为:
。
(2)根据表中数据可知将n代入v正= k cn中,
。
(3)①a. 恒容条件下,容器体积始终保持不变,不能据此判断平衡状态,a错误;
b. 反应前后气体的物质的量减小,压强越小,当容器压强保持不变时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,b正确;
c. 化学平衡常数只与温度有关,温度不变化学平衡常数不变,不能据此判断平衡状态,c错误;
d. 只有氯气有色,当气体颜色保持不变,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,d正确;
e. v(ClNO)=v(NO)时,反应方向未知,无法确定是否达到平衡状态,e错误;
f. NO与ClNO的物质的量比值保持不变时,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,f正确;故答案为:bdf。
②根据图像可知v(ClNO)=,同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比,据此得v(Cl2)=1/2v(ClNO)=1/2×0.1mol/(L·min)=0.05mol/(L·min),故答案为:0.05mol·L1·min1。
③开始c(NO)=4mol/2L=2mol/L、c(Cl2)=2mol/2L=1mol/L,根据三段式:
化学平衡常数,故答案为:2L/mol。
(4)NO的物质的量越大其转化率越小,所以NO转化率最小的是C点;当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时生成物的含量最大,当n(NO)/n(Cl2)=2.8时,产物的含量减小,所以应该是F点,故答案为:C;F。
