Question

光氣（ COCl₂）在塑料、制革、制藥等工業(yè)中有許多用途，工業(yè)上采用高溫下CO與Cl₂在活性炭催化下合成．
（1）實驗室中可用氯仿（CHCl₃）與雙氧水直接反應制備光氣，其反應的化學方程式為

 

；
（2）工業(yè)上利用天然氣（主要成分為CH₄）與CO₂進行高溫重整制備CO，已知CH₄、H₂ 和CO的燃燒熱（△H）分別為-890.3kJ?mol^-1、-285.8kJ?mol^-1和-283.0kJ?mol^-1，則1mol CH₄與CO₂反應的熱化學方程式是

 

（3）COCl₂的分解反應為COCl₂（g）═Cl₂（g）+CO（g）△H=+108kJ?mol^-1．反應體系達到平衡后，各物質的濃度在不同條件下的變化狀況如下同所示（第10min到14min的COCl₂濃度變化曲線未示出）：

①比較第2min反應溫度T（2）與第8min反應溫度T（8）的高低：T（2）

 

 T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）
②比較反應物COCl₂在5-6min和15-16min時平均反應速率的大�。簐（5-6）

 

v（15-16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是

 

．
③計算反應在第8min時的平衡常數(shù)K=

 

；（列出計算過程，結果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,熱化學方程式,化學平衡常數(shù)的含義,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）氯仿（CHCl₃）與雙氧水直接反應制備光氣（ COCl₂），根據(jù)化合價升降相等配平，然后寫出反應的化學方程式；
（2）據(jù)CH₄、H₂、和CO的燃燒熱分別寫出燃燒的熱化學方程式，利用蓋斯定律書寫該反應的熱化學方程式；
（3）①由第2min反應溫度變?yōu)榈?min反應溫度時，生成物濃度增大、反應物濃度減小，平衡向正反應方向移動；
②在5～6 min和15～16 min時反應溫度相同，在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大，但15～16 min時各組分的濃度都小，因此反應速率��；
③由圖可知8min時COCl₂的平衡濃度為0.04mol/L，Cl₂的平衡濃度為0.11mol/L，CO的平衡濃度為0.085mol/L，K=

c(CO)?c(Cl2)

c(COCl2)

．

解答： 解：（1）CHCl₃中C元素的化合價為+2，反應產(chǎn)物COCl₂中碳元素的化合價為+4，化合價升高了2價；雙氧水中氧元素化合價為-1價，1mol雙氧水反應化合價降低2價，所以CHCl₃與雙氧水的化學計量數(shù)都是1，然后根據(jù)觀察法配平后的化學方程式為CHCl₃+H₂O₂=HCl+H₂O+COCl₂，
故答案為：CHCl₃+H₂O₂=HCl+H₂O+COCl₂；
（2）根據(jù)CH₄、H₂、和CO的燃燒熱分別寫出燃燒的熱化學方程式：
①O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（L）△H=-571.6kJ?mol ^-1；
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（L）△H=-890.3kJ?mol^-1；
③2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.03kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律將②-①-③可得：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）；△H=+247.3 kJ?mol ^-1，
故答案為：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）；△H=+247.3 kJ?mol ^-1；
（3）①由第2min反應溫度變?yōu)榈?min反應溫度時，生成物濃度增大、反應物濃度減小，平衡向正反應方向移動，正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，所以T（2）＜T（8），
故答案為：＜；
②在5～6 min和15～16 min時反應溫度相同，在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大，但15～16 min時各組分的濃度都小，因此反應速率小，即v（5～6）＞v（15～16），
故答案為：＞；在相同溫度時，該反應的反應物的濃度越高，反應速率越大；
③由圖可知，8min時COCl₂的平衡濃度為0.04mol/L，Cl₂的平衡濃度為0.11mol/L，CO的平衡濃度為0.085mol/L，K=

c(CO)?c(Cl2)

c(COCl2)

=

0.085×0.11

0.04

=0.23，
故答案為：0.23．

點評：本題考查較綜合，涉及根據(jù)斯定律書寫熱化學方程式、影響化學反應速率的因素、化學平衡常數(shù)的計算等知識，題目難度中等，難點是化學平衡常數(shù)的有關計算，理解圖象中曲線變化趨勢及曲線變化可能改變的條件是解本題關鍵，再結合平衡常數(shù)公式進行計算．