Question

【题目】文献报道：利用氯化氢氧化反应一脱水耦合工艺，可用有机氯化工艺的副产品氯化氢为原料制备氯气，实现氯的循环利用，原理为4HCl（g）+O2（g）2Cl2（g）+2H2O（g）．将HC1和O2分别以5种物质的量比：①1：1 ②2：1 ③4：1 ④6：1 ⑤8：1，向五个容积可变的容器中投料时，反应温度对HCl平衡转化氯影响的曲线如图．

请回答下列问题：
（1）可以判断该反应已经达到化学平衡的是（填字母）．
A.密闭容器中总压强不变
B.密闭容器中混合气体的密度不变
C.v（HCl）=2v（Cl2）
D.密闭容器中氣气的体积分数不变
（2）d曲线对应的投料比是（填比值，从题干中选择，下同）．有机工业需要含O2量低的氧气和氯化氢混合气体，可控制n（HCl）：n（O2）=制备．
（3）该反应的平衡常数表达式为 ．
（4）若按b曲线对应的投料比进行反应，且温度为415℃，反应达到平衡时Cl2的体积分数为 ．
（5）用盐酸作甲醇燃料电池的电解质正在成为热点课题．甲醇可以用一氧化碳与氢气反应生成（催化剂为Cu2O/ZnO）．
已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566kJmol﹣1
CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2（g）△H=﹣182.9kJmol﹣1
则 CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H= ．
若将生成的CH3OH与盐酸、氧气构成燃料电池，则燃料电池的负极反应式为

Answer 1

【答案】
（1）BD
（2）6：1；8：1
（3）
（4）30.8%
（5）﹣100.1KJ/mol；CH3OH+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+
【解析】解：（1）4HCl（g）+O2（g）2Cl2（g）+2H2O（g），反应是气体体积减小的反应，
A．气体物质的量发生变化，当密闭容器中总压强不变，说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．气体质量不变，体积不变，密闭容器中混合气体的密度始终不变，故B错误；
C．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，v（HCl）=2v（Cl2）不能说明正逆反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．密闭容器中氣气的体积分数不变是平衡标志，故D正确；
所以答案是：BD；
（2.）在其他条件不变时，O2的量越大，HCl的转化率越大，由此可确定a为1：1，b为2：1，c为4：1，d为6：1，e为8：1，有机工业需要含O2量低的氧气和氯化氢混合气体，可控制n（HCl）：n（O2）=8：1，
所以答案是：6：1；8：1；
（3.）4HCl（g）+O2（g）2Cl2（g）+2H2O（g），反应的平衡常数K= ，
所以答案是： ；
（4.）由图可读出投料比为2：1、温度为415℃时，HCl的转化率为80%，设投入的HCl为2 mol，O2为1 mol，由此可建立三段式：

	4HCl	+	O2	=	2Cl2	+	2H2O
n（起始）/mol	2		1		0		0
n（转化）/mol	1.6		0.4		0.8		0.8
n（平恒）/mol	0.4		0.6		0.8		0.8

计算平衡混合气中Cl2的物质的量分数= ×100%=30.8%，
所以答案是：30.8%；
（5.）①2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=﹣566kJmol﹣1
②CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2（g）△H=﹣182.9kJmol﹣1
则 依据盖斯定律计算（①﹣②×2）× 得到热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）△H=﹣100.1KJ/mol，
若将生成的CH3OH与盐酸、氧气构成燃料电池，则燃料电池的负极反应为甲醇燃烧失电子生成二氧化碳；负极电极反应为：CH3OH+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+ ，
所以答案是：﹣100.1KJ/mol；CH3OH+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+；
【考点精析】通过灵活运用化学平衡状态的判断和化学平衡的计算，掌握状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%即可以解答此题．