Question

3．亚硝酸氯（ClNO）是有机合成中的重要试剂．亚硝酸氯可由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酸氯，涉及如下反应：
①4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）   K₁
②2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）         K₂
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）                    K₃
则K₁，K₂，K₃之间的关系为K₃=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$．
（2）T℃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表：

序号	c（ClNO）/mol•L-1	v/mol•L-1•s-1
①	0.30	3.6×10-8
②	0.60	1.44×10-7
③	0.90	3.24×10-7

n=2；k=4.0×10^-7mol^-1•L•s^-1（注明单位）．
（3）在2L的恒容密闭容器中充入4molNO（g）和2molCl₂（g），在不同温度下测得c（ClNO）与时间的关系如图A：

①温度为T₁时，能作为该反应达到平衡的标志的有bdf；
a．容器体积保持不变   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．v（ClNO）=v（NO）   f．NO与 ClNO的物质的量比值保持不变
②反应开始到10min时Cl₂的平均反应速率v（Cl₂）=0.05mol•L^-1•min^-1；
③温度为T₂时，10min已经达到平衡，该反应的平衡常数K=2L/mol（注明单位）．
（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），平衡时ClNO的体积分数φ随$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$的变化图象如图B，则A、B、C三状态中，NO的转化率最小的是C点，当n（NO）/n（Cl₂）=2.8时，达到平衡状态ClNO的体积分数φ可能是D、E、F三点中的F点．

Answer 1

分析 （1）将方程式2②-①得方程式③，方程式扩大2倍，化学平衡常数为原来的平方，两个方程式相减，则化学平衡常数相除；
（2）将$\frac{②}{①}$得n，将n代入①中得k；
（3）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
②v（ClNO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L．min），同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，据此计算v（Cl₂）；
③开始c（NO）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L、c（Cl₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，
该反应中2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
开始（mol/L）2          1              0
反应（mol/L）1         0.5            1
平衡（mol/L）1          0.5           1
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）．c（C{l}_{2}）}$；
（4）NO的物质的量越大其转化率越小；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）=2.8时产物的含量减小．

解答 解：（1）将方程式2②-①得方程式③，则K₃=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$，
故答案为：$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$；
（2）$\frac{1.44×1{0}^{-7}}{3.6×1{0}^{-8}}$=$\frac{k（0.60）^{n}}{k（0.30）^{n}}$，n=2，将n代入①中得k=$\frac{3.6×1{0}^{-8}}{（0.30）^{2}}$mol^-1•L•s^-1=4.0×10^-7 mol^-1•L•s^-1，
故答案为：2；4.0×10^-7 mol^-1•L•s^-1；
（3）①a．恒容条件下，容器体积始终保持不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
b．反应前后气体的物质的量减小，压强越小，当容器压强保持不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；      
c．化学平衡常数只与温度有关，温度不变化学平衡常数不变，不能据此判断平衡状态，故错误；
d．只有氯气有色，当气体颜色保持不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
e．v（ClNO）=v（NO）时，反应方向未知，无法确定是否达到平衡状态，故错误；
f．NO与 ClNO的物质的量比值保持不变时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故正确；
故选bdf；
②v（ClNO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L．min），同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，据此得v（Cl₂）=$\frac{1}{2}$v（ClNO）=$\frac{1}{2}$×0.1mol/（L．min）=0.05mol/（L．min），
故答案为：0.05 mol•L^-1•min^-1；
③开始c（NO）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L、c（Cl₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，
该反应中2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
开始（mol/L）2          1              0
反应（mol/L）1         0.5            1
平衡（mol/L）1          0.5           1
化学平衡常数K=$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）．c（C{l}_{2}）}$=$\frac{{1}^{2}}{{1}^{2}×0.5}$L/mol=2L/mol，
故答案为：2L/mol；
（4）NO的物质的量越大其转化率越小，所以NO转化率最小的是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）=2.8时产物的含量减小，所以应该是F点，
故答案为：C；F．

点评 本题考查化学平衡计算、外界条件对化学平衡影响因素、化学平衡状态判断等知识点，侧重考查学生分析判断及计算能力，利用三段式法进行有关计算，注意（4）中当n（NO）/n（Cl₂）=2时反应物的转化率相等且产物的含量最大，题目难度中等．