Question

【題目】近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。回答問題：

(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法為：4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進(jìn)料濃度比c(HCl)：c(O2)分別等于1：1、4：1、7：1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：可知反應(yīng)平衡常數(shù)K（300℃）_________K（400℃）（填“大于”或“小于”）。設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進(jìn)料濃度比的數(shù)據(jù)計(jì)算c(HCl)：c(O2) = 1：1的數(shù)據(jù)計(jì)算K（400℃）=________________（列出計(jì)算式即可）。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)：c(O2) 過低、過高的不利影響分別___________________________、____________________________。

(2)在一定溫度的條件下，進(jìn)一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是__________________________、___________________________________。（寫出2種）

Answer 1

【答案】大于 c(HCl)：c(O2)過低，說明氧氣過量，則生成的氯氣中會(huì)混入氧氣，而不易分離 c(HCl)：c(O2)過高，說明氯化氫過量，則氯化氫的轉(zhuǎn)化率減小 增加反應(yīng)體系壓強(qiáng) 及時(shí)除去產(chǎn)物

【解析】

(1)由圖像可知，溫度升高，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率減小，即該反應(yīng)逆向移動(dòng)，說明高溫下，K減小，；

(2)4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)是氣體體積減小的反應(yīng)，故增加反應(yīng)體系壓強(qiáng)、及時(shí)除去產(chǎn)物可以提高HCl的轉(zhuǎn)化率。

(1)由圖像可知，溫度升高，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率減小，即該反應(yīng)逆向移動(dòng)，說明高溫下，K減小，故K（300℃）大于K（400℃）；c（O2）相等時(shí)，c（HCl）越小，HCl的轉(zhuǎn)化率越大，400℃時(shí)，當(dāng)c(HCl)：c(O2) = 1：1時(shí)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為84%

4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)

起始 c0 c0 0 0

轉(zhuǎn)化 0.84 c0 0.21 c0 0.42 c0 0.42 c0

平衡（1-0.84）c0 （1-0.21）c0 0.42 c0 0.42 c0

K（400℃）==；c(HCl)：c(O2)過低，說明氧氣過量，則生成的氯氣中會(huì)混入氧氣，而不易分離；c(HCl)：c(O2)過高，說明氯化氫過量，則氯化氫的轉(zhuǎn)化率減小；

（2）4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)是氣體體積減小的反應(yīng)，故增加反應(yīng)體系壓強(qiáng)、及時(shí)除去產(chǎn)物可以提高HCl的轉(zhuǎn)化率。