Question

用Cl₂生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時(shí)會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl．利用反應(yīng)A，可實(shí)現(xiàn)氯的循環(huán)利用．反應(yīng)A：4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O
（1）已知：i．反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量．
（2）ii．
①H₂O的電子式是______．
②反應(yīng)A的熱化學(xué)方程式是______．
③斷開1mol H-O 鍵與斷開1mol H-Cl 鍵所需能量相差約為______kJ，H₂O中H-O鍵比HCl中H-Cl鍵（填“強(qiáng)”或“弱”）______．
（2）對于反應(yīng)A，如圖是4種投料比[n（HCl）：n（O₂），分別為1：1、2：1、4：1、6：1]下，反應(yīng)溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線．

①曲線b對應(yīng)的投料比是______．
②當(dāng)曲線b、c、d對應(yīng)的投料比達(dá)到相同的HCl平衡轉(zhuǎn)化率時(shí)，對應(yīng)的反應(yīng)溫度與投料比的關(guān)系是______．
③投料比為2：1、溫度為400℃時(shí)，平衡混合氣中Cl₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①水是共價(jià)化合物依據(jù)電子式書寫方法寫出電子式；
②反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)焓變寫出；
③依據(jù)反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，焓變=反應(yīng)物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學(xué)鍵放出熱量計(jì)算；
（2）①在其他條件不變時(shí)，O₂的量越大，HCl的轉(zhuǎn)化率越大；
②由圖可知，當(dāng)HCl的轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，溫度由低到高對應(yīng)的投料比為4：1、2：1、1：1，由此可確定溫度與投料比的關(guān)系；
③依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算得到．
解答：解：（1）①水是共價(jià)化合物，氧原子和兩個氫原子形成兩個共價(jià)鍵，電子式為：，故答案為：；
②依據(jù)反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol
③焓變=反應(yīng)物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學(xué)鍵放出熱量，4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol
4×H-Cl+498-（243×2+4×H-O）=-115.6，得到4×H-O-4×H-Cl=498-486+115.6=127.6
H-O-HCl=31.9≈32，H₂O中H-O鍵比HCl中H-Cl鍵強(qiáng)，
故答案為：32；強(qiáng)；
（2）①在其他條件不變時(shí)，O₂的量越大，HCl的轉(zhuǎn)化率越大，由此可確定a為6：1，b為4：1，c為2：1，d為1：1，故答案為：4：1；                 
②由圖可知，當(dāng)HCl的轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，溫度由低到高對應(yīng)的投料比為4：1、2：1、1：1，由此可確定溫度與投料比的關(guān)系是：投料比越高達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需的溫度越低，故答案為：投料比越高，對應(yīng)的反應(yīng)溫度越低；         
③由圖可讀出投料比為2：1、溫度為400℃時(shí)，HCl的轉(zhuǎn)化率為80%，設(shè)投入的HCl為2 mol，O₂為1 mol，由此可建立三段式：
                4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O 
n（起始）/mol  2       1     0     0 
n（轉(zhuǎn)化）/mol   1.6       0.4   0.8     0.8 
n（平恒）/mol   0.4       0.6   0.8     0.8 
所以平衡混合氣中Cl₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=×100%=30.8%．
點(diǎn)評：本題考查熱化學(xué)方程式、熱化學(xué)方程式書寫，化學(xué)鍵鍵能和焓變關(guān)系計(jì)算，圖象分析判斷、化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率計(jì)算，題目難度中等．