Question

19．亞硝酰氯（NOC1）是有機(jī)合成中的重要試劑，可由NO和Cl₂反應(yīng)得到，化學(xué)方程式為 2NO（g）+Cl₂（g）=2NOCl（g）．
（1）已知幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表（亞硝酸氯的結(jié)構(gòu)式為Cl-N=0）：
則 2N0（g）+Cl₂（g）=2NOCl（g）△H=289-2aKJ•mol^-1 （用含a 的式子表示）．
（2）300℃時(shí)，在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NOC1（g）═2NO（g）+Cl₂（g）．該反應(yīng)速率的表達(dá)式為v_正=k•cⁿ（NOCl）（k為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)），正反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系如表所示：

序號(hào)	c（NOCl）/mol•L-1	v/mol•L-1•S-1
①	0.30	3.60×10-9
②	0.60	1.44×10-8
③	0.90	3.24×10-8

計(jì)算：n=2，k=4.0×10^-7mol^-1•L•s^-1．

化學(xué)鍵	NO中的氮氧鍵	Cl-C1 鍵	C1-N 鍵	N0C1中的N=0鍵
鍵能/KJ•mol-1	630	243	a	607

（3）在2L恒容密閉容器中充入4mo1NO（g）和2mol Cl₂（g），f發(fā)生反應(yīng)2NO（g）+Cl₂（g）═2NOCl （g）．在不同溫度下c（NOCl）與時(shí)間t的關(guān)系如圖Ⅰ所示：

①判斷：T_l＜T₂；此反應(yīng)的△H＜0 （兩空均填“＞”“＜”或“=”）．
②反應(yīng)開(kāi)始到lOmin時(shí)平均反應(yīng)速率v（NO）=0.1mol•L^-1•min^-1．
③T₂時(shí)此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2L/mol．
（4）在密閉容器中充入NO（g）和Cl₂（g），發(fā)生反應(yīng)2NO（g）+Cl₂（g）-2NOCl（g）．改變外界條件X，NO的轉(zhuǎn)化率變化關(guān)系如圖Ⅱ所示，則X可能是BC（填標(biāo)號(hào)）．
A．溫度      B．壓強(qiáng)C．$\frac{n（C{l}_{2}）}{n（NO）}$   D．與催化劑的接觸面積．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）將$\frac{②}{①}$得n，將n代入①中得k；
（3）①溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越短；溫度升高平衡向吸熱方向移動(dòng)；
②v（ClNO）=$\frac{1mol/L}{1min}$=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（NO）；
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）結(jié)合影響平衡的常見(jiàn)因素如溫度、壓強(qiáng)、反應(yīng)物的量，特別注意催化劑只改變平衡速率，不影響平衡移動(dòng)．

解答 解：（1）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=（2×630+243）-（2a+2×607）=（289-2a）kJ/mol，
故答案為：289-2a；
（2）$\frac{1.44×1{0}^{-7}}{3.6×1{0}^{-8}}$=$\frac{k（0.60）^{n}}{k（0.30）^{n}}$，解得：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）①T₂T_l溫度下達(dá)到平衡所需要的時(shí)間最短，則T_l＜T₂，由圖1可知溫度升高，平衡時(shí)生成物的濃度降低，即升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則△H＜0，
故答案為：＜；＜；
②v（ClNO）=$\frac{1mol/L}{1min}$=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（NO）=v（ClNO）=0.1mol/（L•min），
故答案為：0.1 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）已知反應(yīng)2NO（g）+Cl₂（g）-2NOCl（g）△H＜0，圖2表示NO的轉(zhuǎn)化率隨變量X的增大而增大，則：
A．升高溫度平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，故A錯(cuò)誤；
B．增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率升高，故B正確；
C．$\frac{n（C{l}_{2}）}{n（NO）}$增大，說(shuō)明是增大Cl₂的量或減小NO的量，NO的轉(zhuǎn)化率均增大，故C正確；
D．催化劑不改變平衡的移動(dòng)，不影響NO的轉(zhuǎn)化率，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC．

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)算平衡常數(shù)及反應(yīng)速率，注意（4）中當(dāng)$\frac{n（C{l}_{2}）}{n（NO）}$增大時(shí)對(duì)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率的影響判斷，這是本題難點(diǎn)，題目難度中等．