Question

亚硝酸氯（ClNO）是有机合成中的重要试剂。亚硝酸氯可由NO与Cl₂在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO(g)+Cl₂(g)2ClNO(g)。

（1）氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯，涉及如下反应：

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

则K₁、K₂、K₃之间的关系为K₃=____________。

（2）T℃时，2NO(g)+Cl₂(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为υ_正=kcⁿ(ClNO)，测得速率和浓度的关系如下表：

序号	c(ClNO)/mol·L^－^1	υ/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=__________；k=___________（注明单位）。

（3）在2 L的恒容密闭容器中充入4 mol NO(g)和2molCl₂(g)，在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图I。

① 温度为T₁时，能作为该反应达到平衡的标志的有__________。

a.气体体积保持不变      b.容器压强保持不变    c.平衡常数K保持不变

d.气体颜色保持不变      e.υ(ClNO)=υ(NO)       f.NO与ClNO的物质的量比值保持不变

② 反应开始到10min时，Cl₂的平均反应速率υ(Cl₂)=_______________。

③ 温度为T₂时，10 min时反应已经达到平衡，该反应的平衡常数K=____________。

（4）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl₂(g)，平衡时ClNO的体积分数φ随的变化如图II，则A、B、C三个状态中，NO的转化率最小的是____点，当时，达到平衡状态时ClNO的体积分数φ可能是D、E、F三点中的_____点。

Answer

2 4.0×10-7L·mol－1·s－1 bdf 0.05mol·L－1·min－1 2L·mol－1 C F

【解析】

(1)反应③=2×②－①，化学方程式乘的系数，计算平衡常数的时候，系数为平衡常数的指数，则平衡常数K3==；

(2) υ正=kcn(ClNO)，将①②两组数据代入关系式，可得，，可以求得n=2，k=4.0×10-7L·mol－1·s－1；

(3) ①2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，均为气体，反应前后气体体积不相等。当一个发生变化的物理量不变的时候，说明反应达到了平衡。a.反应条件为恒容条件，体积一直不变，气体体积保持不变不能作为平衡的标志；b.同温同体积的条件下，压强之比等于物质的量之比，反应前后物质的量改变，则压强也会发生改变，容器压强保持不变说明达到平衡状态；c.平衡常数K只与温度有关系，温度不变，则K不变，平衡常数K保持不变不能作为平衡的标志；d.气体颜色和浓度有关，气体颜色保持不变，浓度不变，说明达到了平衡；e.υ(ClNO)=υ(NO)，不知道表达的是正反应速率还是逆反应速率，无法得知正逆反应是否相等，不能判断是否平衡；f.NO与ClNO的物质的量比值保持不变，说明NO和ClNO的物质的量都不变，说明反应达到了平衡。综上bdf能够用于判断平衡；

②反应10min，c(ClNO)=1mol·L－1。

Cl2 ～ 2ClNO

转化 0.5mol·L－1 ∆c(ClNO)=1mol·L－1

；

③体积为2L，开始NO和Cl2的物质的量分别为4mol、2mol，则它们的浓度分别为2mol·L－1和1mol·L－1。

2NO(g) + Cl2(g) 2ClNO(g)

开始的浓度(mol/L) 2 1 0

转化的浓度(mol/L) 1 0.5 1

平衡的浓度(mol/L) 1 0.5 1

，平衡常数为2。

(4)当反应物有两种或两种以上的时候，增加其中一种反应物的浓度，其自身的转化率降低，其他的反应物的转化率增加。所以n(NO)/n(Cl2)越大，说明NO越多，NO的转化率越低。NO的转化率最小的是为C点。当反应物的物质的量之比等于其计量数之比时生成物的含量最大，当n(NO)/n(Cl2)=3时，产物的含量减少，所以为F点。