Question

10．亞硝酰氯（ClNO）是有機(jī)合成中的重要試劑，可由NO與Cl₂反應(yīng)得到，化學(xué)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(shí)會(huì)生成亞硝酸氯，涉及如下反應(yīng)：
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(guān)系式為2△H₁-△H₂；平衡常數(shù)K₁、K₂、K₃之間的關(guān)系式為K₃=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$．
（2）已知幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表：

化學(xué)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(shí)，2ClNO（g）?2NO（g）+Cl₂（g）的正反應(yīng)速率的表達(dá)式為v_正=k•cn（ClNO）（k為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)），測(cè)得塑料廠與濃度關(guān)系如表所示：

序數(shù)	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(gè)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(yīng)：2ClNO（g）?2NO（g）+Cl2（g），達(dá)道平衡時(shí)ClNO的濃度隨溫度變化的曲線如圖1所示（圖中ABC點(diǎn)均位于曲線上）．

①2ClNO（g）?2NO（g）+Cl₂（g）△S＞0（選填“＞”“＜”或“=”）．
②A、B兩點(diǎn)平衡常數(shù)之比為K（A）：K（B）=1：27．
③B、C兩點(diǎn)ClNO的轉(zhuǎn)化率a（B）＜ a（C） （選填“＞”“＜”或“=”）．
（5）在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)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(shí)間內(nèi)不同溫度下測(cè)定的氮氧化物轉(zhuǎn)化率如圖2所示．溫度高于710K時(shí)，隨溫度的升高氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是溫度升高到710K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低．
②已知：測(cè)定空氣中NO和CO含量可用電化學(xué)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(yīng)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?shù)關(guān)系，而K為指數(shù)關(guān)系，以此計(jì)算K；
（2）2NO（g）+C1₂（g）?2C1NO（g）反應(yīng)的△H=反應(yīng)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(jié)合反應(yīng)原理及熵值判斷的方式確定△S；
②根據(jù)平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}（NO）•c（C{l}_{2}）}{{c}^{2}（ClNO）}$和A、B點(diǎn)的平衡體系計(jì)算并判斷兩者的比值；
③根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡狀態(tài)的影響，判斷減壓時(shí)平衡移動(dòng)的方向，即可判斷B、C點(diǎn)轉(zhuǎn)化率的相對(duì)大��；
（5）①根據(jù)溫度升高到710K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡，再升高溫度，平衡發(fā)生移動(dòng)分析；
②該裝置是原電池，負(fù)極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)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(yīng)△H₃=2△H₁-△H₂，則平衡常數(shù)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(yīng)的△H₃=反應(yīng)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(yīng)向關(guān)混合氣體總物質(zhì)的量增大的方向進(jìn)行，所以△S＞0，故答案為：＞；
②B點(diǎn)和A點(diǎn)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(diǎn)ClNO、NO、Cl₂ 的濃度分別是0.5mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L，B點(diǎn)ClNO、NO、Cl₂的濃度分別是0.5mol/L、1.5mol/L、0.75mol/L，平衡常數(shù)之比為K（A）：K（B）=1：27，故答案為：1：27；
③B點(diǎn)減壓得到C點(diǎn)，減壓平衡右移，所以B、C兩點(diǎn)ClNO的轉(zhuǎn)化率a（B）＜a（C），故答案為：＜；
（5）①當(dāng)溫度升高到710K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，再升高溫度，平衡向左移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低，
故答案為：溫度升高到710K時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低；
②該裝置是原電池，通入一氧化碳的電極是負(fù)極，負(fù)極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+H₂O═CO₂+2H⁺，
故答案為：CO-2e^-+H₂O═CO₂+2H⁺．

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、蓋斯定律的應(yīng)用及原電池原理的應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，注意注意反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計(jì)算方法、以及圖象、數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用，題目難度中等．