Question

3．亞硝酸氯（ClNO）是有機合成中的重要試劑．亞硝酸氯可由NO與Cl₂在通常條件下反應得到，化學方程式為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會生成亞硝酸氯，涉及如下反應：
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之間的關系為K₃=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$．
（2）T℃時，2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）的正反應速率表達式為v_正=k cⁿ（ClNO），測得速率和濃度的關系如表：

序號	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），在不同溫度下測得c（ClNO）與時間的關系如圖A：

①溫度為T₁時，能作為該反應達到平衡的標志的有bdf；
a．容器體積保持不變   b．容器壓強保持不變       c．平衡常數K保持不變
d．氣體顏色保持不變   e．v（ClNO）=v（NO）   f．NO與 ClNO的物質的量比值保持不變
②反應開始到10min時Cl₂的平均反應速率v（Cl₂）=0.05mol•L^-1•min^-1；
③溫度為T₂時，10min已經達到平衡，該反應的平衡常數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ClNO的體積分數φ隨$\frac{n（NO）}{n（C{l}_{2}）}$的變化圖象如圖B，則A、B、C三狀態中，NO的轉化率最小的是C點，當n（NO）/n（Cl₂）=2.8時，達到平衡狀態ClNO的體積分數φ可能是D、E、F三點中的F點．

Answer 1

分析 （1）將方程式2②-①得方程式③，方程式擴大2倍，化學平衡常數為原來的平方，兩個方程式相減，則化學平衡常數相除；
（2）將$\frac{②}{①}$得n，將n代入①中得k；
（3）①可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質的物質的量、物質的量濃度、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），同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數之比，據此計算v（Cl₂）；
③開始c（NO）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L、c（Cl₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，
該反應中2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
開始（mol/L）2          1              0
反應（mol/L）1         0.5            1
平衡（mol/L）1          0.5           1
化學平衡常數K=$\frac{{c}^{2}（ClNO）}{{c}^{2}（NO）．c（C{l}_{2}）}$；
（4）NO的物質的量越大其轉化率越小；當反應物的物質的量之比等于其計量數之比時生成物的含量最大，當n（NO）/n（Cl₂）=2.8時產物的含量減小．

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，不能據此判斷平衡狀態，故錯誤；
b．反應前后氣體的物質的量減小，壓強越小，當容器壓強保持不變時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；      
c．化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變化學平衡常數不變，不能據此判斷平衡狀態，故錯誤；
d．只有氯氣有色，當氣體顏色保持不變，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；
e．v（ClNO）=v（NO）時，反應方向未知，無法確定是否達到平衡狀態，故錯誤；
f．NO與 ClNO的物質的量比值保持不變時，正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；
故選bdf；
②v（ClNO）=$\frac{1mol/L}{10min}$=0.1mol/（L．min），同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數之比，據此得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開始c（NO）=$\frac{4mol}{2L}$=2mol/L、c（Cl₂）=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，
該反應中2NO（g）+Cl₂（g）?2ClNO（g）
開始（mol/L）2          1              0
反應（mol/L）1         0.5            1
平衡（mol/L）1          0.5           1
化學平衡常數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的物質的量越大其轉化率越小，所以NO轉化率最小的是C點；當反應物的物質的量之比等于其計量數之比時生成物的含量最大，當n（NO）/n（Cl₂）=2.8時產物的含量減小，所以應該是F點，
故答案為：C；F．

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、化學平衡狀態判斷等知識點，側重考查學生分析判斷及計算能力，利用三段式法進行有關計算，注意（4）中當n（NO）/n（Cl₂）=2時反應物的轉化率相等且產物的含量最大，題目難度中等．