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NOCl2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:

4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g+Cl2(g) K1

2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K2

2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K3

K1K2K3之间的关系为K3=____________

2T℃时,2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为υ=kcn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表:

序号

c(ClNO)/mol·L1

υ/mol·L1· s1

0.30

3.6×108

0.60

1.44×107

0.90

3.24×107

n=__________k=___________(注明单位)。

3)在2 L的恒容密闭容器中充入4 mol NO(g)2molCl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图I

温度为T1时,能作为该反应达到平衡的标志的有__________

a.气体体积保持不变 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.υ(ClNO)=υ(NO) f.NOClNO的物质的量比值保持不变

反应开始到10min时,Cl2的平均反应速率υ(Cl2)=_______________

温度为T2时,10 min时反应已经达到平衡,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)Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数φ的变化如图II,则ABC三个状态中,NO的转化率最小的是____点,当时,达到平衡状态时ClNO的体积分数φ可能是DEF三点中的_____点。

【答案】 2 4.0×10-7L·mol1·s1 bdf 0.05mol·L1·min1 2L·mol1 C F

【解析】

(1)反应③=2×②-①,化学方程式乘的系数,计算平衡常数的时候,系数为平衡常数的指数,则平衡常数K3==

(2) υ=kcn(ClNO),将①②两组数据代入关系式,可得,可以求得n=2,k=4.0×10-7L·mol1·s1

(3) ①2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g),均为气体,反应前后气体体积不相等。当一个发生变化的物理量不变的时候,说明反应达到了平衡。a.反应条件为恒容条件,体积一直不变,气体体积保持不变不能作为平衡的标志;b.同温同体积的条件下,压强之比等于物质的量之比,反应前后物质的量改变,则压强也会发生改变,容器压强保持不变说明达到平衡状态;c.平衡常数K只与温度有关系,温度不变,则K不变,平衡常数K保持不变不能作为平衡的标志;d.气体颜色和浓度有关,气体颜色保持不变,浓度不变,说明达到了平衡;e.υ(ClNO)=υ(NO),不知道表达的是正反应速率还是逆反应速率,无法得知正逆反应是否相等,不能判断是否平衡;f.NOClNO的物质的量比值保持不变,说明NOClNO的物质的量都不变,说明反应达到了平衡。综上bdf能够用于判断平衡;

反应10minc(ClNO)=1mol·L1

Cl2 2ClNO

转化 0.5mol·L1 c(ClNO)=1mol·L1

体积为2L,开始NOCl2的物质的量分别为4mol2mol,则它们的浓度分别为2mol·L11mol·L1

2NO(g) + Cl2(g) 2ClNO(g)

开始的浓度(mol/L) 2 1 0

转化的浓度(mol/L) 1 0.5 1

平衡的浓度(mol/L) 1 0.5 1

,平衡常数为2

(4)当反应物有两种或两种以上的时候,增加其中一种反应物的浓度,其自身的转化率降低,其他的反应物的转化率增加。所以n(NO)/n(Cl2)越大,说明NO越多,NO的转化率越低。NO的转化率最小的是为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)=3时,产物的含量减少,所以为F点。

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