题目内容
【题目】亚硝酸氯(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4molNO(g)和2molCl2(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=____________(注明单位)。
(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】(1)K22/K1
(2)n=2;k=4.0×10-7mol-1·L·s-1(注明单位)。
(3)①bdf;②0.05mol·L-1·min-1;③2L/mol(注明单位)。
(4)C点 F点。
【解析】
试题分析:
(1)已知:①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
②2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)
将②×2-①可得③:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g),平衡常数K3=K22/K1。
(2)根据数据,结合正反应速率表达式为v正=k·cn(ClNO)可知,3.60×10-8mo1/(L·s)=k×(0.3mo1/L)n,1.44×10-7mo1/(L·s)=k×(0.6mo1/L)n,解得n=2,k=4.0×10-7L/(mo1·s);
(3)根据图A可知,温度越高,c(ClNO)越小,说明2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)为放热反应,且正反应方向的气体系数减小。
①a.2L的恒容密闭容器,容器体积始终保持不变,不能作为该反应达到平衡的标志;b.随着反应进行,容器总压强逐渐减小,当容器压强保持不变时,说明反应已经达到平衡状态;c.平衡常数K只与温度有关,温度为T1时,K保持不变,不能作为该反应达到平衡的标志;d.气体颜色保持不变,即说明c(Cl2)保持不变,反应已经达到平衡状态;e.NO和ClNO的系数相同,则有任何时候v(ClNO)= v(NO),不能作为该反应达到平衡的标志;f.NO与 ClNO的物质的量比值保持不变,说明反应已经达到平衡状态;故选bdf。
②反应开始到10min时,c(C1NO)=1mol/L,则v(C1NO)= =0.1mol/(L·min),则Cl2的平均反应速率v(Cl2)=v(C1NO)=0.05mol/(L·min);
③ 2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)
起始(mol/L) 2 1 0
反应(mol/L) 1 0.5 1
平衡(mol/L) 1 0.5 1
T2时该反应的平衡常数K===2L/mol;
(4)n(NO)/n(C12)的比值越大,NO的转化率越小,NO的转化率最小的是C点。根据曲线的变化趋势,当n(NO)/n(C12)=2.8,达到平衡状态ClNO的体积分数是F。