Question

3．亞硝酸氯（ClNO）是有機(jī)合成中的重要試劑．亞硝酸氯可由NO與Cl₂在通常條件下反應(yīng)得到，化學(xué)方程式為2NO（g）+Cl₂（g）2ClNO（g）．
（1）氮氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時(shí)會(huì)生成亞硝酸氯，涉及如下反應(yīng)：
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
則K₁，K₂，K₃之間的關(guān)系為K₃=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$．
（2）T℃時(shí)，2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）的正反應(yīng)速率表達(dá)式為v_正=k cⁿ（ClNO），測(cè)得速率和濃度的關(guān)系如表：

序號(hào)	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（注明單位）．
（3）在2L的恒容密閉容器中充入4molNO（g）和2molCl₂（g），在不同溫度下測(cè)得c（ClNO）與時(shí)間的關(guān)系如圖A：

①溫度為T(mén)₁時(shí)，能作為該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志的有bdf；
a．容器體積保持不變   b．容器壓強(qiáng)保持不變       c．平衡常數(shù)K保持不變
d．氣體顏色保持不變   e．v（ClNO）=v（NO）   f．NO與 ClNO的物質(zhì)的量比值保持不變
②反應(yīng)開(kāi)始到10min時(shí)Cl₂的平均反應(yīng)速率v（Cl₂）=0.05mol•L^-1•min^-1；
③溫度為T(mén)₂時(shí)，10min已經(jīng)達(dá)到平衡，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2L/mol（注明單位）．
（4）一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中按一定比例充入NO（g）和Cl₂（g），平衡時(shí)ClNO的體積分?jǐn)?shù)φ隨$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$的變化圖象如圖B，則A、B、C三狀態(tài)中，NO的轉(zhuǎn)化率最小的是C點(diǎn)，當(dāng)n（NO）/n（Cl₂）=2.8時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)ClNO的體積分?jǐn)?shù)φ可能是D、E、F三點(diǎn)中的F點(diǎn)．

Answer 1

分析 （1）將方程式2②-①得方程式③，方程式擴(kuò)大2倍，化學(xué)平衡常數(shù)為原來(lái)的平方，兩個(gè)方程式相減，則化學(xué)平衡常數(shù)相除；
（2）將$\frac{②}{①}$得n，將n代入①中得k；
（3）①可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；
②v（ClNO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L．min），同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此計(jì)算v（Cl₂）；
③開(kāi)始c（NO）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L、c（Cl₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，
該反應(yīng)中2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
開(kāi)始（mol/L）2          1              0
反應(yīng)（mol/L）1         0.5            1
平衡（mol/L）1          0.5           1
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）．c（C{l}_{2}）}$；
（4）NO的物質(zhì)的量越大其轉(zhuǎn)化率越��；當(dāng)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比等于其計(jì)量數(shù)之比時(shí)生成物的含量最大，當(dāng)n（NO）/n（Cl₂）=2.8時(shí)產(chǎn)物的含量減�。�

解答 解：（1）將方程式2②-①得方程式③，則K₃=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$，
故答案為：$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$；
（2）$\frac{1.44×1{0}^{-7}}{3.6×1{0}^{-8}}$=$\frac{k（0.60）^{n}}{k（0.30）^{n}}$，n=2，將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，
故答案為：2；4.0×10^-7 mol^-1•L•s^-1；
（3）①a．恒容條件下，容器體積始終保持不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量減小，壓強(qiáng)越小，當(dāng)容器壓強(qiáng)保持不變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；      
c．化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變化學(xué)平衡常數(shù)不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
d．只有氯氣有色，當(dāng)氣體顏色保持不變，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
e．v（ClNO）=v（NO）時(shí)，反應(yīng)方向未知，無(wú)法確定是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；
f．NO與 ClNO的物質(zhì)的量比值保持不變時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；
故選bdf；
②v（ClNO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L．min），同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，據(jù)此得v（Cl₂）=$\frac{1}{2}$v（ClNO）=$\frac{1}{2}$×0.1mol/（L．min）=0.05mol/（L．min），
故答案為：0.05 mol•L^-1•min^-1；
③開(kāi)始c（NO）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L、c（Cl₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，
該反應(yīng)中2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
開(kāi)始（mol/L）2          1              0
反應(yīng)（mol/L）1         0.5            1
平衡（mol/L）1          0.5           1
化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）．c（C{l}_{2}）}$=$\frac{{1}^{2}}{{1}^{2}×0.5}$L/mol=2L/mol，
故答案為：2L/mol；
（4）NO的物質(zhì)的量越大其轉(zhuǎn)化率越小，所以NO轉(zhuǎn)化率最小的是C點(diǎn)；當(dāng)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比等于其計(jì)量數(shù)之比時(shí)生成物的含量最大，當(dāng)n（NO）/n（Cl₂）=2.8時(shí)產(chǎn)物的含量減小，所以應(yīng)該是F點(diǎn)，
故答案為：C；F．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，利用三段式法進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，注意（4）中當(dāng)n（NO）/n（Cl₂）=2時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等且產(chǎn)物的含量最大，題目難度中等．