[题目]研究氨氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时.涉及如下反应:2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0(Ⅰ)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0 (Ⅱ)(1)4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K＝ (用K1.K2表示).(2)为研究不同条件� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】研究氨氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

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

2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　 K2　 ΔH2<0 (Ⅱ)

(1)4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得平衡后n(Cl2)＝2.5×10－2 mol，10 min内υ(ClNO)＝________________，则NO的转化率α1＝________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2 ________α1(填“>”、“<”或“＝”)，

(3)氨气是工业制硝酸的主要原料之一，催化氧化步骤中发生的主要反应如下：

I. 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) △H =-906 kJ·mol－1

II.4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g) △H = -1266 kJ·mol－1

在1L的密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得有关物质的物质的量与反应温度的关系如图所示。

①催化氧化步骤中，最适宜的温度为_________________(填“T1”或“T2” 或“T３”)

②写出N2和O2生成NO的热化学方程式________。

③温度为T2时，反应II的平衡常数K =_________________(只列算式)

【答案】K12/K2 7.5×10－3 mol·L－1·min－1 75% > T３ N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H= +180.5kJ·mol－1 0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L－1

【解析】

（1）分别写出（Ⅰ）（Ⅱ）反应的平衡常数K1=c(ClNO)÷c2(NO2)

K2= c2(ClNO)÷[c2(NO)c(Cl2)]，根据反应4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）可知该反应平衡常数K=c(Cl2)×c2(NO)÷[c4(NO2)]= K12/K2；

（2）在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应（Ⅱ）达到平衡，测得10min内v（ClNO）=7.5×10-3molL-1min-1，物质的量为7.5×10-3molL-1min-1×10min×2L=0.15mol，然后依据平衡三段式列式计算；

(3)根据生成物氮气、NO的物质的量判断催化剂对反应的选择性；

反应Ⅰ为放热反应，在T３时，反应达到平衡状态，继续升高温度，平衡逆向移动，从而使NO物质的量减少；

T2平衡时n(NO)＝n(N2)＝0.2mol，利用方程式计算两个反应消耗的氨气、氧气物质的量以及生成的水的物质的量，可以计算平衡时氨气与氧气物质的量，由于容器体积为1L，利用物质的量代替浓度带入K=c4(NO)c6(H2O)c4(NH3)c5(O2)计算；

(1)( 分别写出（Ⅰ）（Ⅱ）反应的平衡常数K1=c(ClNO)÷c2(NO2)

K2= c2(ClNO)÷[c2(NO)c(Cl2)]，根据反应4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）可知该反应平衡常数K=c(Cl2)×c2(NO)÷[c4(NO2)]= K12/K2；

第二种方法：反应③=①×2②,则K= K12/K2，

故答案为：K12/K2；

(2)在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡,测得10min内υ(ClNO)= 7.5×10－3 mol·L－1·min－1,物质的量为7.5×103molL1min1×10min×2L=0.15mol，则：

2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)，

起始量(mol)0.2 0.1 0

变化量(mol)0.15 0.075 0.15

平衡量(mol)0.05 0.025 0.15

则平衡后n(Cl2)=0.025mol，

NO的转化率α1=0.15mol÷0.2mol×100%=75%；

其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,随反应进行,气体体积减小,为保持恒压所以容器体积减小,压强增大,平衡正向进行,平衡时NO的转化率α2增大;

故答案为：7.5×10－3 mol·L－1·min－1；75%；>；

(3) ①由图可知，该催化剂在高温时，生成的NO物质的量远大于氮气的，故该催化剂在高温下选择反应I，催化剂在低温下选择反应Ⅱ，反应Ⅰ为放热反应，在T3时，反应达到平衡状态，继续升高温度，平衡逆向移动，从而使NO物质的量减少；

故答案为：T３

②有盖斯定律得：（I- II）÷2即是N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H= +180.5kJ·mol－1

故答案为：N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H= +180.5kJ·mol－1

③在1L密闭容器中充入span>1molNH3和2molO2，T2平衡时n(NO)＝n(N2)＝0.2mol，则：

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

变化(mol)：0.2 0.25 0.2 0.3

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

变化(mol)：0.4 0.3 0.2 0.6

故平衡时，n(NH3)＝1mol0.2mol0.4mol＝0.4mol，n(O2)＝2mol0.25mol0.3mol＝1.45mol，n(H2O)＝0.3mol+0.6mol＝0.9mol，由于容器体积为1L，利用物质的量代替浓度计算平衡常数K= K=c2(N2)c6(H2O)÷(c4(NH3)c3(O2))= 0.22×0.96/0.44×1.453 mol·L－1