Question

用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時(shí)會(huì)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，4 molHCl被氧化，放出115.6 kJ的熱量。

ⅱ.

 

①H2O的電子式是________。

②反應(yīng)A的熱化學(xué)方程式是______________________________________。

③斷開1 mol H—O鍵與斷開1 mol 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(duì)于反應(yīng)A，下圖是在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(duì)HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。

 

①曲線b對(duì)應(yīng)的投料比是________。

②當(dāng)曲線b、c、d對(duì)應(yīng)的投料比達(dá)到相同的HCl平衡轉(zhuǎn)化率時(shí)，對(duì)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

②4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－115.6 kJ/ mol

③32　強(qiáng)

(2)①4：1

②投料比越高，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度越低

③30.8%

【解析】(1)③設(shè)H—O鍵的鍵能為x，H—Cl鍵的鍵能為y，則有－115.6＝－2×243－4x＋4y＋498，化簡(jiǎn)得x－y＝31.9，即斷開1 mol H—O鍵與斷開1 mol H—Cl鍵所需能量相差約為32 kJ，H2O中H—O鍵比HCl中H—Cl鍵強(qiáng)。

(2)①同一溫度下，O2的濃度越大，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故曲線a、d分別對(duì)應(yīng)n(HCl)：n(O2)為6：1、1：1的情況，曲線b對(duì)應(yīng)的投料比是4：1。

②在圖上作一平行于溫度軸的直線與曲線b、c、d相交，可以看出，當(dāng)不同投料比下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，曲線b對(duì)應(yīng)的溫度最低，曲線d對(duì)應(yīng)的溫度最高。則可得出結(jié)論：投料比越高，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度越低。

③此時(shí)HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為80%。設(shè)反應(yīng)開始時(shí)n(HCl)＝2a mol，n(O2)＝a mol。

4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)

起始 2a mol a mol 0 0

轉(zhuǎn)化 1.6a mol 0.4a mol 0.8a mol 0.8a mol

平衡 0.4a mol 0.6a mol 0.8a mol 0.8a mol

則平衡混合氣體中Cl2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是

×100%≈30.8%。