Question

【題目】（1）25 ℃時(shí)，制備亞硝酰氯所涉及的熱化學(xué)方程式和平衡常數(shù)如表：

	熱化學(xué)方程式	平衡常數(shù)
①	2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH1=a kJmol-1	K1
②	4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+ 2NO(g)+Cl2(g) ΔH2=b kJmol-1	K2
③	2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3	K3

則該溫度下，ΔH3=_______________kJmol-1；K3=_____________（用K1和K2表示）。

（2）25℃時(shí)，在體積為2L的恒容密閉容器中通入0.08 mol NO和0.04 molCl2發(fā)生上述反應(yīng)③，若反應(yīng)開始與結(jié)束時(shí)溫度相同，數(shù)字壓強(qiáng)儀顯示反應(yīng)過程中壓強(qiáng)(p)隨時(shí)間(t)的變化如圖Ⅰ實(shí)線所示，則ΔH3 ___（填“>”“<”或“=”）0；若其他條件相同，僅改變某一條件，測(cè)得其壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖Ⅰ虛線所示，則改變的條件是_____________；在5 min時(shí)，再充入0.08 mol NO和0.04 molCl2，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將_____________（填“增大”、“減小”或“不變”）。圖Ⅱ是甲、乙兩同學(xué)描繪上述反應(yīng)③的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值（lgK）與溫度的變化關(guān)系圖，其中正確的曲線是______（填“甲”或“乙”），a值為__________。25 ℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的濃度分別為0.8、0.1、0.3，則此時(shí)v正_________v逆（填“>”“＜”或“=”）

(3)在300 ℃、8 MPa下，將CO2和H2按物質(zhì)的量之比1∶3 通入一密閉容器中發(fā)生CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)中反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù)為Kp＝_____(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

Answer 1

【答案】2a-b < 加入催化劑 增大 乙 2 > (MPa)-2

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律將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)由圖I分析可知，隨反應(yīng)的進(jìn)行壓強(qiáng)先增大后減小，5min達(dá)到平衡狀態(tài)，推知開始因反應(yīng)是放熱的；由圖Ⅰ虛線知：化學(xué)反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，判斷改變的條件；25℃時(shí)，在體積為2L的恒容密閉容器中通入0.08mol NO和0.04molCl2發(fā)生反應(yīng)③，圖像中得到5min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，開始和平衡狀態(tài)氣體壓強(qiáng)之比為6：5，在5min時(shí)，再充入0.08mol NO和0.04molCl2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，根據(jù)平衡的移動(dòng)對(duì)物質(zhì)的量的影響，分析判斷平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化；根據(jù)反應(yīng)③的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值(lgK)與溫度的變化關(guān)系圖，由于△H3＜0，因此升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，結(jié)合K的變化分析判斷正確的曲線；氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，設(shè)消耗氯氣物質(zhì)的量x，根據(jù)三段式計(jì)算出25℃時(shí)的平衡常數(shù)K，再計(jì)算lgK，確定a值；25 ℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的濃度分別為0.8、0.1、0.3，根據(jù)Qc與K的相對(duì)大小，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，確定v正與v逆的大小；

(3)依據(jù)三段式列式計(jì)算平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量，壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，計(jì)算得到各氣體的分壓，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算。

(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=2a-b，則平衡常數(shù)K3= ，故答案為：2a-b；；

(2)由圖I分析可知，隨反應(yīng)的進(jìn)行壓強(qiáng)先增大后減小，5min達(dá)到平衡狀態(tài)，推知開始因反應(yīng)是放熱的，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度逐漸升高，壓強(qiáng)增大；反應(yīng)到一定程度，因反應(yīng)物濃度減小，隨反應(yīng)正向進(jìn)行，壓強(qiáng)反而減小，到壓強(qiáng)隨時(shí)間變化不變時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)焓變△H＜0；根據(jù)圖Ⅰ虛線知：化學(xué)反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，因此改變的條件為加入催化劑；25℃時(shí)，在體積為2L的恒容密閉容器中通入0.08mol NO和0.04molCl2發(fā)生上述反應(yīng)③，圖像中得到5min反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，開始和平衡狀態(tài)氣體壓強(qiáng)之比為6：5，在5min時(shí)，再充入0.08mol NO和0.04molCl2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，氣體物質(zhì)的量減小，氣體質(zhì)量不變，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量將增大；反應(yīng)③2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3，由于△H3＜0，因此升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，K減小，則lgK減小，正確的曲線為乙；氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，設(shè)消耗氯氣物質(zhì)的量x

2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)

起始量(mol/L) 0.08 0.04 0

變化量(mol/L) 2x x 2x

平衡量(mol/L)0.08-2x0.04-x 2x

(0.08-2x+0.04-x+2x)：(0.08+0.04)=5：6，解得：x=0.02mol，平衡常數(shù)K3= =100，lgK= lg100=2，即a=2；25 ℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的濃度分別為0.8、0.1、0.3，此時(shí)Qc==1.4＜K=100，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＞v逆，故答案為：＜；加入催化劑；增大；乙；；>；

(3)若反應(yīng)條件為壓強(qiáng)8MPa，300℃的反應(yīng)溫度下二氧化碳和氫氣按1∶3的比例通入，測(cè)得二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，結(jié)合三段式列式計(jì)算，

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始量(mol) 1 3 0 0

變化量(mol) 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡量(mol) 0.51.5 0.5 0.5

分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則P(CO2)=8× = ，P(H2)=8×=4，P(CH3OH)=8×= ，P(H2O)=8×= ，Kp= =(MPa)-2，故答案為：(MPa)-2。