Question

1．为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl₄，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化条件下，通过下列反应，使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl△H=QKJ•mol^-1．已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃．在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据（不考虑副反应）

实验序号	温度℃	初始CCl4浓度mol/L	初始H2浓度mol/L	CCl4的平衡转化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	120	1	1	B

（1）110℃时平衡常数1
（2）实验1中，CCl₄的转化率A为60%，平衡时c（CHCl₃）=0.48mol/L
（3）实验2中，10小时后达到平衡，H₂的平均反应速率为0.05mol/（L•h）
在此实验的平衡体系中，再加入1.0molCCl₄和0.5molHCl，平衡将向正反应方向移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）；
（4）实验3中，B的值②
①等于50%     ②大于50%       ③小于50%      ④无法判断
（5）能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是BC
A．容器中压强不变
B．反应热△H不变
C．v_正（H₂）=v_逆（HCl）
D．混合气体的密度保持不变．

Answer 1

分析 （1）实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反应（mol/L ） 0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5       0.5       0.5 
平衡常数是平衡时生成物浓度幂之积比反应物浓度幂之积代入表达式进行计算求解；
（2）实验1中，设四氯化碳转化的浓度为a
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反应（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
则平衡常数为$\frac{a×a}{（0.8-a）（1.2-a）}$=1，所以a=0.48mol/L，再根据转化率的公式计算；
（3）根据速率概念和不同温度下的平衡常数来判断；
（4）根据外界条件对化学平衡的影响分析反应热量变化和平衡移动来解答；
（5）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，据此解答，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态．

解答 解：（1）实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反应（mol/L ） 0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5       0.5       0.5 
则平衡常数为$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
故答案为：1；
（2）实验1中，设四氯化碳转化的浓度为a
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反应（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
则平衡常数为$\frac{a×a}{（0.8-a）（1.2-a）}$=1，所以a=0.48mol/L，则CCl₄的转化率为$\frac{0.48}{0.8}$×100%=60%，
故答案为：60%；0.48mol/L；
（3）实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1         1       0          0
反应（mol/L ） 0.5       0.5    0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5        0.5    0.5        0.5 
则H₂的平均反应速率=$\frac{0.5mol/L}{10h}$=0.05mol/（L•h）；
在此实验的平衡体系中，再加入1.0molCCl₄和0.5molHCl，则会导致$\frac{[CHC{l}_{3}][HCl]}{[{H}_{2}][CC{l}_{4}]}$减小，小于1，则平衡正向进行，
故答案为：0.05mol/（L•h）；  向正反应方向；
（4）CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl 此反应能自发进行，伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸点为 77℃，CHCl₃的沸点为 61.2℃．反应是熵增加的反应，可知△H-T•△S＜0，则反应是放热反应；所以温度120°C降低到 100°C，平衡正向进行，CCl₄转化率大于50%；
故答案为：②； 
（5）A．两边的计量数相等，容器中压强始终不变，故A错误；
B．反应热△H不变，说明消耗量与生成量相等，达平衡状态，故B正确；
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂）=v_逆（HCl），故C正确；
D．混合气体的密度保持一直不变，故D错误；
故答案为：BC．

点评 本题考查化学平衡的计算，侧重于化学平衡常数的概念分析和计算应用，化学平衡的三段式计算，反应速率的概念计算应用，题目难度较大．