Question

【題目】（1）25 ℃時，制備亞硝酰氯所涉及的熱化學方程式和平衡常數如表：

	熱化學方程式	平衡常數
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，在體積為2L的恒容密閉容器中通入0.08 mol NO和0.04 molCl2發生上述反應③，若反應開始與結束時溫度相同，數字壓強儀顯示反應過程中壓強(p)隨時間(t)的變化如圖Ⅰ實線所示，則ΔH3 ___（填“>”“<”或“=”）0；若其他條件相同，僅改變某一條件，測得其壓強隨時間的變化如圖Ⅰ虛線所示，則改變的條件是_____________；在5 min時，再充入0.08 mol NO和0.04 molCl2，則混合氣體的平均相對分子質量將_____________（填“增大”、“減小”或“不變”）。圖Ⅱ是甲、乙兩同學描繪上述反應③的平衡常數的對數值（lgK）與溫度的變化關系圖，其中正確的曲線是______（填“甲”或“乙”），a值為__________。25 ℃時測得反應③在某時刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的濃度分別為0.8、0.1、0.3，則此時v正_________v逆（填“>”“＜”或“=”）

(3)在300 ℃、8 MPa下，將CO2和H2按物質的量之比1∶3 通入一密閉容器中發生CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)中反應，達到平衡時，測得CO2的平衡轉化率為50%，則該反應條件下的平衡常數為Kp＝_____(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)。

Answer 1

【答案】2a-b < 加入催化劑 增大 乙 2 > (MPa)-2

【解析】

(1)根據蓋斯定律將①×2-②可得：2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)，焓變為倍數關系，而K為指數關系，以此計算K；

(2)由圖I分析可知，隨反應的進行壓強先增大后減小，5min達到平衡狀態，推知開始因反應是放熱的；由圖Ⅰ虛線知：化學反應速率加快，但平衡不移動，判斷改變的條件；25℃時，在體積為2L的恒容密閉容器中通入0.08mol NO和0.04molCl2發生反應③，圖像中得到5min反應達到平衡狀態，開始和平衡狀態氣體壓強之比為6：5，在5min時，再充入0.08mol NO和0.04molCl2，相當于增大壓強，根據平衡的移動對物質的量的影響，分析判斷平均相對分子質量的變化；根據反應③的平衡常數的對數值(lgK)與溫度的變化關系圖，由于△H3＜0，因此升高溫度，平衡逆向移動，結合K的變化分析判斷正確的曲線；氣體壓強之比等于氣體物質的量之比，設消耗氯氣物質的量x，根據三段式計算出25℃時的平衡常數K，再計算lgK，確定a值；25 ℃時測得反應③在某時刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的濃度分別為0.8、0.1、0.3，根據Qc與K的相對大小，判斷反應進行的方向，確定v正與v逆的大小；

(3)依據三段式列式計算平衡時氣體物質的量，壓強之比等于氣體物質的量之比，計算得到各氣體的分壓，結合平衡常數概念計算。

(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△H3=2△H1-△H2=2a-b，則平衡常數K3= ，故答案為：2a-b；；

(2)由圖I分析可知，隨反應的進行壓強先增大后減小，5min達到平衡狀態，推知開始因反應是放熱的，隨著反應的進行，溫度逐漸升高，壓強增大；反應到一定程度，因反應物濃度減小，隨反應正向進行，壓強反而減小，到壓強隨時間變化不變時，達到平衡狀態，反應焓變△H＜0；根據圖Ⅰ虛線知：化學反應速率加快，但平衡不移動，因此改變的條件為加入催化劑；25℃時，在體積為2L的恒容密閉容器中通入0.08mol NO和0.04molCl2發生上述反應③，圖像中得到5min反應達到平衡狀態，開始和平衡狀態氣體壓強之比為6：5，在5min時，再充入0.08mol NO和0.04molCl2，相當于增大壓強，平衡正向進行，氣體物質的量減小，氣體質量不變，則混合氣體的平均相對分子質量將增大；反應③2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3，由于△H3＜0，因此升高溫度，平衡逆向移動，K減小，則lgK減小，正確的曲線為乙；氣體壓強之比等于氣體物質的量之比，設消耗氯氣物質的量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K3= =100，lgK= lg100=2，即a=2；25 ℃時測得反應③在某時刻，NO(g)、Cl2(g)、NOCl(g)的濃度分別為0.8、0.1、0.3，此時Qc==1.4＜K=100，反應向正反應方向進行，v正＞v逆，故答案為：＜；加入催化劑；增大；乙；；>；

(3)若反應條件為壓強8MPa，300℃的反應溫度下二氧化碳和氫氣按1∶3的比例通入，測得二氧化碳的平衡轉化率為50%，結合三段式列式計算，

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×物質的量分數，則P(CO2)=8× = ，P(H2)=8×=4，P(CH3OH)=8×= ，P(H2O)=8×= ，Kp= =(MPa)-2，故答案為：(MPa)-2。