Question

11．光氣（COCl₂）是一種重要的有機(jī)中間體，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，遇水迅速水解，工業(yè)上制備光氣的原理為CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）．

（1）光氣分子中所有原子均滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其電子式為；光氣遇水后生成兩種氣體，其中一種氣體極易溶于水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂；
（2）上述反應(yīng)過程的能量變化如圖1所示，已知斷裂1mol Cl-Cl、C-Cl、C=O分別需要吸收243kJ、328kJ和728kJ能量，則斷裂0.5mol CO分子中的化學(xué)鍵需要吸收的能量為526.5kJ；
（3）某學(xué)習(xí)興趣小組模擬工業(yè)制備光氣的方法，在恒溫恒容的容器中加入等物質(zhì)的量的CO和Cl₂（活性炭作催化劑），容器中有關(guān)物質(zhì)的濃度變化如圖2所示，已知0～t₀時(shí)間段Cl₂的平均反應(yīng)速率為0.025mol/（L•s），則時(shí)間應(yīng)為24s．

Answer 1

分析 （1）光氣為COCl₂，分子中所有原子均滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，一根共價(jià)鍵含2個(gè)電子，據(jù)此寫出電子式，光氣遇水后生成兩種氣體，一種極易溶于水，為HCl，反應(yīng)還產(chǎn)生CO₂，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)反應(yīng)的能量變化圖計(jì)算出反應(yīng)的焓變△H，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算化學(xué)鍵的鍵能；
（3）在恒溫恒容的容器中加入等物質(zhì)的量的CO和Cl₂（活性炭作催化劑），發(fā)生的反應(yīng)為：CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g），0～t₀時(shí)間段Cl₂的平均反應(yīng)速率為0.025mol/（L•s），根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率公式$\overline{r}=\frac{△c}{△t}$計(jì)算．

解答 解：（1）光氣為COCl₂，分子中所有原子均滿足穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，一根共價(jià)鍵含2個(gè)電子，則其電子式為：，
光氣遇水后生成兩種氣體，其中一種氣體極易溶于水，為HCl，反應(yīng)還產(chǎn)生CO₂，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂，
故答案為：；COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂；
（2）根據(jù)反應(yīng)的能量變化圖計(jì)算出反應(yīng)的焓變△H=-108kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則△H=E（C≡O(shè)）+E（Cl-Cl）-[E（C=O）+2E（C-Cl）]=-108kJ/mol，可得E（C≡O(shè)）=1053kJ/mol，則斷裂0.5molCO分子中的化學(xué)鍵需要吸收的能量為$\frac{1053}{2}$=526.5kJ/mol，
故答案為：526.5；
（3）恒溫恒容的容器中加入等物質(zhì)的量的CO和Cl₂（活性炭作催化劑），發(fā)生的反應(yīng)為：CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g），0～t₀時(shí)間段Cl₂的平均反應(yīng)速率為0.025mol/（L•s），根據(jù)圖象分析，COCl₂在這段時(shí)間內(nèi)的濃度改變量為△c=0.6mol/L，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則COCl₂在這段時(shí)間內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)平均速率為$\overline{r}$=0.025mol/（L•s），根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平均速率公式$\overline{r}=\frac{△c}{△t}$，則t₀=$\frac{0.6mol/L}{0.025mol/（L•s）}$=24s，
故答案為：24．

點(diǎn)評 本題主要考察化學(xué)原理部分，包含電子式的書寫，化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫，可逆反應(yīng)，化學(xué)平衡的移動(dòng)，蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，題目難度不大．