Question

16．在恒温条件下，向盛有食盐的2L恒容密闭容器中加入0.2molNO₂、0.2molNO和0.1molCl₂，发生如下两个反应：
①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）△H₁＜0  平衡常数K₁
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）△H₂＜0  平衡常数K₂
10min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，10min内用ClNO（g）表示的平均反应速率v（ClNO）=7.5×10^-3mol/（L•min）．下列说法不正确的是（　　）

• A． 反应4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数为K₁²/K₂
• B． 平衡后c（Cl₂）=2.5×10^-2mol/L
• C． 其它条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数K₂增大
• D． 平衡时NO₂的转化率为50%

Answer 1

分析 A．①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），平衡常数K₁=$\frac{c（ClNO）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$，
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），平衡常数K₂ =$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）×c（C{l}_{2}）}$，
2×①-②可得4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g），进而计算平衡常数$\frac{{c}^{2}（NO）×c（C{l}_{2}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）}$；
B．10min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体总物质的量为（0.2+0.2+0.1）mol×（1-20%）=0.4mol，10min内用ClNO（g）表示的平均反应速率v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L•min^-1，则平衡时n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L•min^-1×10min×2L=0.15mol，设①中反应的NO₂为xmol，②中反应的Cl₂为ymol，则：
2NO₂（g）+NaCl（s）═NaNO₃（s）+ClNO（g）
xmol                          0.5xmol                 
2NO（g）+Cl₂（g）═2ClNO（g）
2ymol    ymol     2ymol
再根据ClNO物质的量与平衡时混合气体总物质的量列方程计算解答；
C．平衡常数只受温度影响，温度不变，则为平衡常数不变；
D．根据C中的计算结果，可以计算二氧化氮的转化率．

解答 解：A．①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g），平衡常数K₁=$\frac{c（ClNO）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$；
②2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），平衡常数K₂ =$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）×c（C{l}_{2}）}$
4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）的平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（NO）×c（C{l}_{2}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）}$，
则[$\frac{c（ClNO）}{{c}^{2}（N{O}_{2}）}$]²÷$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）×c（C{l}_{2}）}$=$\frac{{c}^{2}（NO）×c（C{l}_{2}）}{{c}^{4}（N{O}_{2}）}$，即K=$\frac{{{k}_{1}}^{2}}{{k}_{2}}$，故A正确；
B．10min时反应达到平衡，测得容器内体系的压强减少20%，则平衡时混合气体总物质的量为（0.2+0.2+0.1）mol×（1-20%）=0.4mol，10min内用ClNO（g）表示的平均反应速率v（ClNO）=7.5×10^-3mol•L•min^-1，则平衡时n（ClNO）=7.5×10^-3mol•L•min^-1×10min×2L=0.15mol，设①中反应的NO₂为xmol，②中反应的Cl₂为ymol，则：
2NO₂（g）+NaCl（s）═NaNO₃（s）+ClNO（g）
xmol                         0.5xmol
2NO（g）+Cl₂（g）═2ClNO（g）
2ymol   ymol     2ymol
则0.5x+2y=0.15，（0.2-x+0.2-2y+0.1-y）+0.5x+2y=0.4，联立方程，解得x=0.1、y=0.05，
故平衡后c（Cl₂）=$\frac{0.1mol-0.05mol}{2L}$=2.5×10^-2mol•L^-1，故B正确；
C．平衡常数只受温度影响，其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，则平衡常数K₂不变，故C错误；
D．平衡时NO₂的转化率为$\frac{0.1mol}{0.2mol}$×100%=50%，故D正确，
故选C．

点评 本题考查了化学平衡的计算，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和计算能力，题目还涉及化学平衡常数、影响化学平衡的因素分析应用判断，注意把握计算的思路、方法，题目难度中等．