题目内容
【题目】亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,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酰氯,涉及如下反应:① 2NO2(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,则K1、K2、K3之间的关系为K3=_______________(用K1和K2表示);
(2)已知几种化学键的键能数据如下表:(亚硝酰氯的结构为Cl—N==O)
化学键 | N≡O | Cl-Cl | Cl-N | N==O |
键能/(kJ·mol-1) | 630 | 243 | a | 607 |
则2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)的反应的 △H和a的关系为 △H = ___kJ·mol-1。
(3)300℃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-l) |
① | 0. 30 | 3. 60×10-9 |
② | 0. 60 | 1. 44×10-8 |
③ | 0. 90 | 3. 24×10-8 |
n = ___;k = ____。
(4)若向绝热恒容密闭容器中充入物质的量之比为2 : 1的NO和Cl2进行反应2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g),能判断反应已达到化学平衡状态的是__(填标号)。
a.容器中的压强不变 b.2v正(NO) = v逆(Cl2)c.气体的平均相对分子质量保持不变 d.该反应平衡常数保持不变e.NO和Cl2的体积比保持不变
(5)25℃时,向体积为2 L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08 mol NO和0.04 mol Cl2发生反应:2NO(g)+Cl2 (g)2ClNO(g)△H。
①若反应起始和平衡时温度相同,测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图甲曲线a所示,则 △H __(填“>”“<”或“不确定”)0;若其他条件相同,仅改变某一条件时,测得其压强(p)随时间(t)的变化如图甲曲线b所示,则改变的条件是______。
②图是甲、乙同学描绘上述反应平衡常数的对数值(lg K)与温度的变化关系,其中正确的曲线是____(填“甲”或“乙”),m值为_____。
【答案】K3= 289-2a 2 4. 0×10-8 L·mol-1·s-1 acd < 加入催化剂 乙 2
【解析】
(1)利用方程式叠加关系得到平衡常数之间的关系;
(2)利用键能计算焓变,反应物的键能之和减去生成物的键能之和就是焓变;
(3)将表中数据带入速率方程即可求得n和k;
(4)平衡状态的判定;
(5)列三段式计算平衡常数,进而去计算。
(1)①②
将①×2②可得:
,则平衡常数
,
故答案为:;
(2)反应的△H=反应物的键能之和生成物的键能之和
,
故答案为:289-2a;
(3)根据表格①②中的数据,带入速率公式然后做比值: ,解得n=2,将n代入①中得k=4×108,
故答案为:2;4. 0×10-8 L·mol-1·s-1;
(4)a.对于反应,反应前后气体系数变化,故压强是变量,故当压强不再变化说明反应已经平衡,a正确;
b. 2v正(NO) = v逆(Cl2),正逆反应速率不相等,反应未达到平衡状态,b错误;
c. 气体的平均相对分子质量即平均摩尔质量等于总质量比总物质的量,总质量虽然不变,但是总物质的量会改变,故平均相对分子质量是变量,当它不再变化则说明反应已经达到平衡状态,c正确;
d. 绝热容器中,温度会改变,温度改变平衡常数就会改变,当平衡常数不再变化则说明反应已经达到平衡状态,d正确;
e.和
的体积比始终是2:1,不是变量,故不能说明达到平衡状态,e错误;
答案选acd;
(5)①由图甲分析可知,随反应的进行压强先增大后减小,5min达到平衡状态,推知开始因反应是放热的,随反应进行温度升高,压强增大;反应到一定程度,因反应物浓度减小,随反应正向进行,压强反而减小,到压强随时间变化不变时,达到平衡状态,反应焓变为△H<0;由图甲知:化学反应速率加快,平衡不动,故改变的条件:加入催化剂;
答案为:<;加入催化剂;
②T升高,平衡左移,K减小,lgK减小,曲线选乙,设反应的氯气物质的量为x, 根据压强之比等于物质的量之比,得到:
,解得:x=0.02mol,依据计算得到平衡时物质的浓度代入x求得:
;
;
;
平衡常数: ,lgK=lg100=2,m=2;
故答案为:乙;2。
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