Question

Cl₂合成有机物时会产生副产物HC1。4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O，可实现氯的循环利用。

完成下列填空：

（1）该反应平衡常数的表达式K=             ；若反应容器的容积为2L，8min后达到平衡，测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol，则HCl的平均反应速率为       mol/L∙ min。

（2）若该反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达平衡时，下列叙述正确的是     。

a．v (HCl)=2 v(Cl₂)                       

b．4v_正(HCl)= v_逆(O₂) 

c．又加入1mol O₂，达新平衡时，HCl的转化率增大

d．分离出H₂O，达新平衡时，v_正(HCl)增大

（3）下图是该反应两种投料比[n (HCl):n (O₂)分别为4:1和2:1 ] 下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。下列叙述正确的是        。

a．该反应的正反应是放热反应

b．其他条件不变，升高温度，平衡常数K值增大

c．若平衡常数K值变大，达新平衡前v_逆始终减小

d．若平衡常数K值变大，则平衡向正反应方向移动

（4）投料比为4:1、温度为400℃时，平衡混合物中Cl₂的物质的量分数是        。

 

Answer 1

【答案】

（1） (1分)      0.0625mol/L∙ min （1分）

（2）a  c（2分）

（3）a  d（2分）

（4）0.3529（0.353、0.35均可）（2分）

【解析】

试题分析：（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O可知，该反应的平衡常数；8min后达到平衡，测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol，则：

4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O  物质的量减少△n

4mol                      1mol

n（HCl）           2.5mol－2.25mol＝0.25mol

所以n(HCl)＝0.25mol×4＝1mol

则c(HCl)＝1mol÷2L＝0.5mol/L

故v(HCl)＝0.5mol/L÷8min＝0.0625mol/（L•min）

（2）a．平衡时不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，故v(HCl)＝2v(Cl₂)，因此a正确；b．4v_正(HCl)＝v_逆(O₂)，即4v_正(HCl): v_逆(O₂)＝1:4，不等于化学计量数之比4：1，反应未到达平衡，向逆反应进行，故b错误；c．加入1mol O₂，氧气的浓度增大，平衡向正反应方向移动，HCl的转化率增大，故c正确； d．分离出H₂O，生成的浓度降低，达新平衡时，v_正(HCl)降低，故d错误，答案选ac。

（3）a．由图可知，投料比一定时，温度越高HCl的转化率越低，故该反应正反应是放热反应，因此a正确；b．升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数k降低，故b错误；c．平衡常数增大应降低温度，平衡向正反应方向移动，改变体积瞬间反应速率降低，此后正反应速率降低、逆反应速率增大，故c错误；d．平衡常数增大应降低温度，该反应正反应是放热反应，平衡向正反应方向移动，故d正确，答案选ad。

（4）增大一种反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，其它反应物的转化率增大，故投料比n(HCl):n(O₂)＝2:1到达平衡时HCl的转化率更高。由图象可知，a曲线表示的HCl的转化率更高，故a表示投料比为2:1，b表示投料比为4:1。由图可知，投料比为4:1、温度为40℃时，HCl的转化率为75%，设n(HCl):＝4mol、n(O₂)＝1mol，则参加反应的HCl为4mol×75%＝3mol，则：

              4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O 

起始量（mol） 4    1       0    0

变化量（mol） 3  0.75     1.5  1.5

平衡量（mol） 1  0.25     1.5  1.5

所以平衡混合物中Cl₂的物质的量分数是＝0.3529。

考点：考查反应速率、平衡常数的有关计算；外界条件对反应速率和平衡状态的影响