Question

11．亚硝酰氯（ClNO）是有机合成中的重要试剂，可由NO于Cl₂在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）．
（1）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K₁、K₂、K₃之间的关系为$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$．
（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△H和a的关系为△H=289-2akJ•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-1
①	0.30	3.6×10-8
②	0.60	1.44×10-8
③	0.90	3.24×10-8

n=2；k=4.0×10^-7mol^-1•L•s^-1（注明单位）．
（4）在1L的恒容密闭容器中充入2molNO（g）和1molCl₂（g），在不同温度下测得c（ClNO）与时间的关系
如图A：
①该反应的△H＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
②反应开始到10min时NO的平均反应速率v（NO）=0.1mol•L^-1•min^-1
③T₂时该反应的平衡常数K=2．
（5）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的转化率最大的是A点，当$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$=1.5时，达到平衡状态ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的D点．

Answer 1

分析 （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），焓变为倍数关系，而K为指数关系，以此计算K；
（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；
（3）将$\frac{②}{①}$得n，将n代入①中得k；
（4）①由图象可知T₂先达到平衡状态，且生成物的浓度小，则升高温度平衡逆向移动；
②反应开始到10min时，c（C1NO）=1mol/L，则v（C1NO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L•min），结合速率之比等于化学计量数之比计算；
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
起始（mol/L）   2                 1           0
反应                  1               0.5          1
平衡                   1               0.5          1
结合平衡浓度计算该反应的平衡常数K；
（5）$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$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；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$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$=1.5时产物的含量减大．

解答 解：（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=$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$，
故答案为：K₃=$\frac{{{K}^{2}}_{1}}{{K}_{2}}$；
（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）$\frac{1.44×1{0}^{-7}}{3.6×1{0}^{-8}}$=$\frac{k（0.60）^{n}}{k（0.30）^{n}}$，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；
（4）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反应开始到10min时，c（C1NO）=1mol/L，则v（C1NO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L•min），
则NO的平均反应速率v（NO）=v（C1NO）=0.1mol/（L•min），
故答案为：0.1mol/（L•min）；
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
起始（mol/L）   2                 1           0
反应                  1               0.5          1
平衡                   1               0.5          1
T₂时该反应的平衡常数K=$\frac{{1}^{2}}{{1}^{2}×0.5}$=2，
故答案为：2；
（5）$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$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生成物的含量最大，当$\frac{n（NO）}{n（C{1}_{2}）}$=1.5时产物的含量增大，所以应该是D点；
故答案为：A、D．

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．