Question

Cl₂合成有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HC1。4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。

完成下列填空：

（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達式K=             ；若反應(yīng)容器的容積為2L，8min后達到平衡，測得容器內(nèi)物質(zhì)由2.5mol減少至2.25mol，則HCl的平均反應(yīng)速率為       mol/L∙ min。

（2）若該反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當(dāng)反應(yīng)達平衡時，下列敘述正確的是     。

a．v (HCl)=2 v(Cl₂)                       

b．4v_正(HCl)= v_逆(O₂) 

c．又加入1mol O₂，達新平衡時，HCl的轉(zhuǎn)化率增大

d．分離出H₂O，達新平衡時，v_正(HCl)增大

（3）下圖是該反應(yīng)兩種投料比[n (HCl):n (O₂)分別為4:1和2:1 ] 下，反應(yīng)溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。下列敘述正確的是        。

a．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)

b．其他條件不變，升高溫度，平衡常數(shù)K值增大

c．若平衡常數(shù)K值變大，達新平衡前v_逆始終減小

d．若平衡常數(shù)K值變大，則平衡向正反應(yīng)方向移動

（4）投料比為4:1、溫度為400℃時，平衡混合物中Cl₂的物質(zhì)的量分數(shù)是        。

 

Answer 1

【答案】

（1） (1分)      0.0625mol/L∙ min （1分）

（2）a  c（2分）

（3）a  d（2分）

（4）0.3529（0.353、0.35均可）（2分）

【解析】

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)方程式4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)；8min后達到平衡，測得容器內(nèi)物質(zhì)由2.5mol減少至2.25mol，則：

4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O  物質(zhì)的量減少△n

4mol                      1mol

n（HCl）           2.5mol－2.25mol＝0.25mol

所以n(HCl)＝0.25mol×4＝1mol

則c(HCl)＝1mol÷2L＝0.5mol/L

故v(HCl)＝0.5mol/L÷8min＝0.0625mol/（L•min）

（2）a．平衡時不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v(HCl)＝2v(Cl₂)，因此a正確；b．4v_正(HCl)＝v_逆(O₂)，即4v_正(HCl): v_逆(O₂)＝1:4，不等于化學(xué)計量數(shù)之比4：1，反應(yīng)未到達平衡，向逆反應(yīng)進行，故b錯誤；c．加入1mol O₂，氧氣的濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，HCl的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確； d．分離出H₂O，生成的濃度降低，達新平衡時，v_正(HCl)降低，故d錯誤，答案選ac。

（3）a．由圖可知，投料比一定時，溫度越高HCl的轉(zhuǎn)化率越低，故該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此a正確；b．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)k降低，故b錯誤；c．平衡常數(shù)增大應(yīng)降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，改變體積瞬間反應(yīng)速率降低，此后正反應(yīng)速率降低、逆反應(yīng)速率增大，故c錯誤；d．平衡常數(shù)增大應(yīng)降低溫度，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，故d正確，答案選ad。

（4）增大一種反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，故投料比n(HCl):n(O₂)＝2:1到達平衡時HCl的轉(zhuǎn)化率更高。由圖象可知，a曲線表示的HCl的轉(zhuǎn)化率更高，故a表示投料比為2:1，b表示投料比為4:1。由圖可知，投料比為4:1、溫度為40℃時，HCl的轉(zhuǎn)化率為75%，設(shè)n(HCl):＝4mol、n(O₂)＝1mol，則參加反應(yīng)的HCl為4mol×75%＝3mol，則：

              4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O 

起始量（mol） 4    1       0    0

變化量（mol） 3  0.75     1.5  1.5

平衡量（mol） 1  0.25     1.5  1.5

所以平衡混合物中Cl₂的物質(zhì)的量分數(shù)是＝0.3529。

考點：考查反應(yīng)速率、平衡常數(shù)的有關(guān)計算；外界條件對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響