题目内容
【题目】亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂,可通过如下反应获得:2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)。
(1)氢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:
①2NO2(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)反应的ΔH和a的关系为ΔH=_______kJ·mol-1。
(3)按投料比2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应,平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图(a)所示:
①该反应的ΔH________(填“>”“<”或“=”)0。
②在p压强条件下,M点时容器内NO的体积分数为________。
③若反应一直保持在p压强条件下进行,则M点的分压平衡常数Kp=________(用含p的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×体积分数)。
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(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),在n(NO)/n(Cl2)=1.5时达到平衡状态,ClNO的体积分数可能是图(b)中D、E、F三点中的________点。
【答案】K3=K12/K2 +(289-2a) < 40% 5/p D
【解析】
(1)已知:①2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g),②4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),将①×2-②可得:2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g),则平衡常数K3=K12/K2,故答案为:K3=K12/K2;
(2)2NO(g)+C12(g)
2C1NO(g)反应的△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(2×630+243)-(2a+2×607)=(289-2a)kJ/mol,故答案为:289-2a;
(3)①根据图象可知T1<T2,降低温度c(C1NO)增大,说明平衡向正反应方向移动,说明正反应是放热反应,△H<0,故答案为:<;
②设起始n(NO)为2mol,n(Cl2)为1mol,由图可知NO转化率为50%,由题意建立如下三段式:
2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)
起始(mol) 2 1 0
反应(mol) 1 0.5 1
平衡(mol) 1 0.5 1
平衡时混合气体的总物质的量为2.5mol,则M点时容器内NO的体积分数为1mol/2.5mol×100%=40%,故答案为:40%;
③由三段式数据计算可得,NO的体积分数为40%,Cl2的体积分数为20%,ClNO的体积分数为40%,则M点的分压平衡常数Kp=(0.4p)2/(0.4p)2×(0.2p)=5/p,故答案为:5/p;
(4)n(NO)/n(Cl2)的比值越小,说明若n(NO)不变,n(C12)越大,所以NO的转化率越大,NO的转化率最大的是A点;当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时,两种反应物的转化率相同,故此时生成物的百分含量最大,当n(NO)/n(Cl2) 增大到1.5时产物的百分含量增大,所以应该是D点,故答案为:D。
【题目】一定温度下,在1 L恒容密闭容器中加入1 mol的N2(g)和3 mol H2(g)发生反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0,NH3的物质的量与时间的关系如表所示,下列说法错误的是( )
时间/min | 0 | t1 | t2 | t3 |
NH3物质的量/mol | 0 | 0.2 | 0.3 | 0.3 |
A. 0~t1 min,v(NH3)=0.2/t1 mol·L-1·min-1
B. 升高温度,可使正反应速率减小,逆反应速率增大,故平衡逆向移动
C. N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的活化能小于2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的活化能
D. t3 min时再加入1 mol的N2(g)和3 mol H2(g),反应达到新平衡时,c(N2)>0.85 mol·L-1