Question

Cl₂合成有機(jī)物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl.4HCl+O₂

CuO/CuCl2

400℃

2Cl₂+2H₂O，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用．
完成下列填空：
（1）該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=

c2(Cl2)×c2(H2O)

c4(HCl)×c(O2)

；若反應(yīng)容器的容積為2L，8min后達(dá)到平衡，測得容器內(nèi)物質(zhì)由2.5mol減少至2.25mol，則HCl的平均反應(yīng)速率為

0.0625

mol/L?min．
（2）若該反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時，下列敘述正確的是

ac

．
a．v （HCl）=2v（Cl₂）
b．4v_正（HCl）=v_逆（O₂）
c．又加入1mol O₂，達(dá)新平衡時，HCl的轉(zhuǎn)化率增大
d．分離出H₂O，達(dá)新平衡時，v_正（HCl）增大
（3）如圖是該反應(yīng)兩種投料比[n （HCl）：n （O₂）分別為4：1和2：1]下，反應(yīng)溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線．下列敘述正確的是

ad

．
a．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
b．其他條件不變，升高溫度，平衡常數(shù)K值增大
c．若平衡常數(shù)K值變大，達(dá)新平衡前v_逆始終減小
d．若平衡常數(shù)K值變大，則平衡向正反應(yīng)方向移動
（4）投料比為4：1、溫度為40℃時，平衡混合物中Cl₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是

0.3529

．

Answer 1

分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，據(jù)此書寫；
根據(jù)物質(zhì)的量差量計算參加反應(yīng)的HCl的物質(zhì)的量，再根據(jù)v=

△n V

△t

計算v（HCl）；
（2）a．平衡時不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比；
b．平衡時不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比；
c．增大一種反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)移動，其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大；
d．分離出H₂O，生成的濃度降低，達(dá)新平衡時，v_正（HCl）降低；
（3）由圖可知，投料比一定時，溫度越高HCl的轉(zhuǎn)化率越低，故該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)k降低；平衡常數(shù)增大應(yīng)降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，改變體積瞬間反應(yīng)速率降低，此后正反應(yīng)速率降低、逆反應(yīng)速率增大；
（4）增大一種反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)移動，其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，故投料比n （HCl）：n （O₂）=2：1到達(dá)平衡時HCl的轉(zhuǎn)化率更高，由圖象可知，a曲線表示的HCl的轉(zhuǎn)化率更高，故a表示投料比為2：1，b表示投料比為4：1．由圖可知，投料比為4：1、溫度為40℃時，HCl的轉(zhuǎn)化率為75%，令n （HCl）=4mol、n （O₂）=1mol，計算參加反應(yīng)的HCl，利用三段式計算平衡時各組分的物質(zhì)的量，據(jù)此計算．

解答：解：（1）4HCl+O₂

CuO/CuCl2

400℃

2Cl₂+2H₂O的平衡常數(shù)k=

c2(Cl2)×c2(H2O)

c4(HCl)×c(O2)

；
8min后達(dá)到平衡，測得容器內(nèi)物質(zhì)由2.5mol減少至2.25mol，則：
4HCl+O₂?2Cl₂+2H₂O  物質(zhì)的量減少△n
4                      1
n（HCl）           2.5mol-2.25mol=0.25mol
故n（HCl）=0.25mol×4=1mol，
故v（HCl）=

1mol 2L

8min

=0.0625mol/（L?min），
故答案為：

c2(Cl2)×c2(H2O)

c4(HCl)×c(O2)

；0.0625；
（2）a．平衡時不同物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v （HCl）=2v（Cl₂），故a正確；
b．4v_正（HCl）=v_逆（O₂）即v_正（HCl）：v_逆（O₂）=1：4，不等于化學(xué)計量數(shù)之比4：1，反應(yīng)未到達(dá)平衡，向逆反應(yīng)進(jìn)行，故b錯誤；
c．加入1mol O₂，氧氣的濃度，平衡向正反應(yīng)移動，HCl的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．分離出H₂O，生成的濃度降低，達(dá)新平衡時，v_正（HCl）降低，故d錯誤；
故答案為：ac；
（3）a．由圖可知，投料比一定時，溫度越高HCl的轉(zhuǎn)化率越低，故該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故a正確；
b．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)k降低，故b錯誤；
c．平衡常數(shù)增大應(yīng)降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，改變體積瞬間反應(yīng)速率降低，此后正反應(yīng)速率降低、逆反應(yīng)速率增大，故c錯誤；
d．平衡常數(shù)增大應(yīng)降低溫度，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，故d正確；
故答案為：ad；
（4）增大一種反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)移動，其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，故投料比n （HCl）：n （O₂）=2：1到達(dá)平衡時HCl的轉(zhuǎn)化率更高，由圖象可知，a曲線表示的HCl的轉(zhuǎn)化率更高，故a表示投料比為2：1，b表示投料比為4：1．由圖可知，投料比為4：1、溫度為40℃時，HCl的轉(zhuǎn)化率為75%，令n （HCl）=4mol、n （O₂）=1mol，則參加反應(yīng)的HCl為4mol×75%=3mol，則：
           4HCl+O₂?2Cl₂+2H₂O 
開始（mol）：4    1    0    0
變化（mol）：3  0.75  1.5   1.5
平衡（mol）：1  0.25  1.5   1.5
故平衡混合物中Cl₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是

1.5mol

1mol+0.25mol+1.5mol+1.5mol

=0.3529，
故答案為：0.3529．

點評：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡狀態(tài)與有關(guān)計算、化學(xué)平衡圖象等，根據(jù)圖象判斷曲線表示的投料比與反應(yīng)熱效應(yīng)是解題關(guān)鍵．