题目内容
6.2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1△H1<0(Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g) K2△H2<0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
请回答下列问题:
(1)4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)
的 平 衡 常 数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$(用 K 1、K 2 表示).
(2 )若反应Ⅰ在绝热密闭容器中进行,实验测得NO2( g )的转化率随时间变化的示意图如图所示,t3 ~t 4 时刻,NO2(g)的转化率 (NO2%)降低的原因是因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低.
(3 )若反应Ⅱ在恒温、恒容条件下进行,下列能判断该反应一定达到平衡状态的是AD.
A.容器内压强不再变化
B.n ( ClNO )=n ( NO )
C.混合气体密度不变
D.υ 正 ( NO )=υ 逆 ( ClNO )
(4 )在一定温度和压强下,反应Ⅱ达到平衡,当 NO和 Cl2 的比例不同时,对 Cl 2的转化率及平衡混合物中 ClNO 的体积分数都有影响.设 NO 和 Cl2 起始物质的量之比为 x,平衡时 Cl2 的转化率为 a,平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y,判断 a、x、y 三者的相互关系,用 a 和 x 的代数式表示 y,y=$\frac{2a}{x+1-a}$.
(5)实 验 室 可 用 NaOH 溶 液 吸 收 NO2,反 应 为2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O.含 0.2molNaOH 的水溶液与 0.2molNO2 恰好完全反应得1L溶液 A,溶液B为 0.1mol•L-1 的CH 3 COONa 溶液,则两溶液中 c(NO3 - )、c( NO2- )、c ( CH3COO- )由大到小的顺序c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-)(已知 HNO 2 的电离常数 K 3=7.1×10-4 mol•L -1,CH3 COOH 的电离常数K4=1.7×10-5 mol•L-1 ).常温下,向溶液 B 中加水稀释过程中,下列比值变大的是a、b、c.
a.c(H+)/c(OH-)
b.(OH-)/c( CH3COO- )
c.c(Na+)/c( CH3COO- )
d.c( CH3COO- )•c(H+)/c(CH3COOH)
分析 (1)已知:①2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g),
②2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g),
根据盖斯定律①×2-②可得:4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则该反应平衡常数为①的平衡常数平方与②的商;
(2)若反应Ⅰ在绝热密闭容器中进行,2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1 △H1<0,反应为放热反应,反应进行温度升高;
(3)可逆反应达到平衡状态,一定满足正逆反应速率相等,各组分的浓度、百分含量不再变化,据此进行判断;
(4)设 NO 和 Cl2 起始物质的量之比为 x,平衡时 Cl2 的转化率为 a,结合化学三行计算列式,依据平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y,计算得到;
(5)0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,反应为2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O,得到溶液中NaNO3物质的量浓度为0.mol/L,NaNO2物质的量为0.1mol/L,溶液B为0.1mol•L-1的CH3COONa溶液,已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5mol•L-1,说明CH3COOH酸性小于HNO2的酸性,对应阴离子水解程度大,据此分析判断;
解答 解:(1)2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1 △H<0 (I)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g) K2 △H<0 (II)
根据盖斯定律,Ⅰ×2-Ⅱ可得:4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则该反应平衡常数K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$,故答案为:$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$;
(2)若反应Ⅰ在绝热密闭容器中进行,2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+ClNO(g) K1 △H1<0,反应为放热反应,实验测得NO2( g )的转化率随时间变化的示意图中t3~t 4 时刻,NO2(g)的转化率 (NO2%)降低,因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低,
故答案为:因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,随着反应的进行,体系的温度会升高,故再次达平衡时的转化率会降低;
(3)2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g) K2△H2<0,反应为气体体积减小的放热反应,
A.反应前后气体物质的量变化,容器内压强不再变化,说明反应达到平衡状态,故A正确;
B.n ( ClNO )=n ( NO )不能说明正逆反应速率相同,不能证明反应达到平衡状态,故B错误;
C.质量和体积不变,气体混合气体密度始终不变,不能说明反应达到平衡状态,故C错误;
D.反应速率之比等于化学方程式计量数之比,υ 正 ( NO )=υ 正 ( ClNO ),υ 正 ( NO )=υ 逆 ( ClNO )说明ClNO的正逆反应速率相同,故D正确;
故答案为:AD;
(4)设 NO 和 Cl2 起始物质的量之比为 x,平衡时 Cl2 的转化率为 a,结合化学三行计算列式,
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)
起始量(mol) x 1 0
变化量(mol) 2a a 2a
平衡量(mol) x-2a 1-a 2a
依据平衡混合物中 ClNO 的体积分数为y=$\frac{2a}{x+1-a}$,
故答案为:y=$\frac{2a}{x+1-a}$;
(5)0.2mol NaOH的水溶液与0.2mol NO2恰好完全反应得1L溶液A,反应为2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O,得到溶液A中NaNO3物质的量浓度为0.mol/L,NaNO2物质的量为0.1mol/L,溶液B为0.1mol•L-1的CH3COONa溶液,已知HNO2的电离常数Ka=7.1×10-4mol•L-1,CH3COOH的电离常数Ka=1.7×10-5mol•L-1,说明CH3COOH酸性小于HNO2的酸性,对应阴离子水解程度大,醋酸根离子和亚硝酸根离子水解,两溶液中c(NO3-)、c(NO2-)和c(CH3COO-)由大到小的顺序为:c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-),
溶液B为0.1mol•L-1的CH3COONa溶液,常温下,向溶液 B 中加水稀释过程中,
a.稀释过程中氢氧根离子浓度减小,溶液中存在离子积常数,则氢离子浓度增大,$\frac{c({H}^{+})}{c(O{H}^{-})}$比值增大,故a正确;
b.加水稀释促进电离$\frac{c(O{H}^{-})}{c(C{H}_{3}COOH)}$比值增大,故b正确;
c.溶液中加水稀释,$\frac{c(N{a}^{+})}{c(C{H}_{3}CO{O}^{-})}$=$\frac{n(N{a}^{+})}{n(C{H}_{3}CO{O}^{-})}$,醋酸根离子物质的量减小,比值增大,故c正确;
d.$\frac{c(C{H}_{3}CO{O}^{-})c({H}^{+})}{c(C{H}_{3}COOH)}$为电离平衡常数表达式,温度不变电离平衡常数不变,故d错误,
故答案为:c(NO3-)>c(NO2-)>c(CH3COO-); a、b、c;
点评 本题考查了化学平衡常数的计算,影响化学平衡的因素分析应用,电解质溶液中盐类水解,离子浓度大小比较,调节溶液PH的方法分析判断,掌握基础是关键,题目难度中等.
| A. | 氯化镁 | B. | 氢氧化钠 | C. | 硫酸 | D. | 酒精 |
| A. | 合成氨工业上增大压强以提高反应物的转化率 | |
| B. | 过氧化氢分解加二氧化锰作催化剂,使单位时间内产生的氧气的量多 | |
| C. | 反应CO(g)+NO2(g)═CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应),达平衡后,升高温度体系颜色变深 | |
| D. | 黄绿色的氯水光照后颜色变浅 |
(1)工业上利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)???CH3OH(g)△H=a kJ•mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=b kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=c kJ•mol-1
现在采用新工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的△H=(2a+b+c)kJ•mol-1,平衡常数表达式K=$\frac{c(C{H}_{3}OC{H}_{3})c(C{O}_{2})}{{c}^{3}(CO){c}^{3}({H}_{2})}$.
(2)增大压强,CH3OCH3的产率增大(填“增大”“减小”或“不变”).
(3)原工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行,无反应③发生.新工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率,原因是反应③消耗了反应②中的产物H2O,使反应②的化学平衡向正反应方向移动,从而提高CH3OCH3的产率.
(4)为了寻找合适的反应温度,研究者进行了一系列实验,每次实验保持原料气的组成、压强、反应时间等因素不变,实验结果如图.CO转化率随温度变化的规律是温度低于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而增大;温度高于240℃时,CO的转化率随着温度的升高而减小,其原因是在较低温时,各反应体系均未达到平衡,CO的转化率主要受反应速率影响,随着温度的升高反应速率增大,CO的转化率也增大;在较高温时,各反应体系均已达到平衡,CO的转化率主要受反应限度影响,随着温度的升高平衡向逆反应方向移动,CO的转化率减小;.
(5)已知反应②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
| 物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
| 浓度/mol•L-1 | 0.64 | 0.50 | 0.50 |
②若开始只加入CH3OH,经10min后反应达到平衡,平衡时CH3OH的转化率α(CH3OH)=97.5%.
| A. | 0.5mol/L | B. | 0.01mol/L | C. | 0.02mol/L | D. | 0.05mol/L |