Question

10．亞硝酰氯（ClNO）是有機合成中的重要試劑，可由NO與Cl₂反應得到，化學方程式為
2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
（1）研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時會生成亞硝酸氯，涉及如下反應：
①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）△H₁   K₁
②4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2Cl₂（g）+2NO（g）△H₂    K₂
③2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）△H₃     K₃
△H₁、△H₂、△H₃之間的關系式為2△H₁-△H₂；平衡常數K₁、K₂、K₃之間的關系式為K₃=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$．
（2）已知幾種化學鍵的鍵能數據如表：

化學鍵	NO中的氮氧鍵	Cl-Cl鍵	Cl-N鍵	ClNO中的N=O鍵
鍵能/（KJ/mol）	630	243	a	607

則△H₃+2a=289kJ/mol．
（3）300℃時，2ClNO（g）?2NO（g）+Cl₂（g）的正反應速率的表達式為v_正=k•cn（ClNO）（k為速率常數，只與溫度有關），測得塑料廠與濃度關系如表所示：

序數	c（ClNO）/（mol/L）	v/（mol•L•s）
①	0.30	3.60×10-9
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．
（4）在兩個容積均為2L的恒容密閉容器中分別加入4mol和2mol ClNO，在不同溫度下發(fā)生反應：2ClNO（g）?2NO（g）+Cl2（g），達道平衡時ClNO的濃度隨溫度變化的曲線如圖1所示（圖中ABC點均位于曲線上）．

①2ClNO（g）?2NO（g）+Cl₂（g）△S＞0（選填“＞”“＜”或“=”）．
②A、B兩點平衡常數之比為K（A）：K（B）=1：27．
③B、C兩點ClNO的轉化率a（B）＜ a（C） （選填“＞”“＜”或“=”）．
（5）在催化劑作用下NO和CO轉化為無毒氣體：
2CO（g）+2NO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748KJ/mol
①一定條件下，單位時間內不同溫度下測定的氮氧化物轉化率如圖2所示．溫度高于710K時，隨溫度的升高氮氧化物轉化率降低的原因可能是溫度升高到710K時，單位時間內反應達平衡，該反應是放熱反應，升高溫度，平衡向左移動，轉化率降低．
②已知：測定空氣中NO和CO含量可用電化學氣敏傳感器法．其中CO傳感器的工作原理如圖3所示，則工作電極的反應式為CO-2e^-+H₂O═CO₂+2H⁺．

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）
將①×2-②可得：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），焓變?yōu)楸稊店P系，而K為指數關系，以此計算K；
（2）2NO（g）+C1₂（g）?2C1NO（g）反應的△H=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和；
（3）將$\frac{②}{①}$得n，將n代入①中得k；
（4）①結合反應原理及熵值判斷的方式確定△S；
②根據平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（NO）•c（C{l}_{2}）}{{c}^{2}（ClNO）}$和A、B點的平衡體系計算并判斷兩者的比值；
③根據壓強對平衡狀態(tài)的影響，判斷減壓時平衡移動的方向，即可判斷B、C點轉化率的相對大小；
（5）①根據溫度升高到710K時，單位時間內反應達平衡，再升高溫度，平衡發(fā)生移動分析；
②該裝置是原電池，負極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應，據此書寫．

解答 解：（1）已知：①2NO₂（g）+NaCl（s）?NaNO₃（s）+ClNO（g）
②4NO₂（g）+2NaCl（s）?2NaNO₃（s）+2NO（g）+Cl₂（g）
將①×2-②可得：2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g），該反應△H₃=2△H₁-△H₂，則平衡常數K₃=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$，
故答案為：2△H₁-△H₂；K₃=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$；
（2）2NO（g）+C1₂（g）?2C1NO（g）反應的△H₃=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=（2×630+243）-（2a+2×607）=（289-2a）kJ/mol，
則：△H₃+2a=289kJ/mol
故答案為：289kJ/mol；
（3）$\frac{1.44×1{0}^{-7}}{3.6×1{0}^{-8}}$=$\frac{k（0.60）^{n}}{k（0.30）^{n}}$，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；
（4）①該反應向關混合氣體總物質的量增大的方向進行，所以△S＞0，故答案為：＞；
②B點和A點所在曲線分別加入4mol和2mol ClNO，K=$\frac{{c}^{2}（NO）•c（C{l}_{2}）}{{c}^{2}（ClNO）}$，A點ClNO、NO、Cl₂ 的濃度分別是0.5mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L，B點ClNO、NO、Cl₂的濃度分別是0.5mol/L、1.5mol/L、0.75mol/L，平衡常數之比為K（A）：K（B）=1：27，故答案為：1：27；
③B點減壓得到C點，減壓平衡右移，所以B、C兩點ClNO的轉化率a（B）＜a（C），故答案為：＜；
（5）①當溫度升高到710K時，單位時間內反應達平衡，由于該反應是放熱反應，再升高溫度，平衡向左移動，轉化率降低，
故答案為：溫度升高到710K時，單位時間內反應達平衡，該反應是放熱反應，升高溫度，平衡向左移動，轉化率降低；
②該裝置是原電池，通入一氧化碳的電極是負極，負極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：CO-2e^-+H₂O═CO₂+2H⁺，
故答案為：CO-2e^-+H₂O═CO₂+2H⁺．

點評 本題考查化學平衡計算、外界條件對化學平衡影響因素、蓋斯定律的應用及原電池原理的應用等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，注意注意反應速率和平衡常數的計算方法、以及圖象、數據的分析應用，題目難度中等．