Question

19．用O₂将HCl转化为Cl₂，可提高效益，减少污染，
（1）传统上该转化通过如图所示的催化剂循环实现，其中，反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（g）△H₁反应②生成1molCl₂（g）的反应热为△H₂，则总反应的热化学方程式为2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（g）+Cl₂（g），△H=（△H₁+△H₂）kJ/mol，（反应热用△H₁和△H₂表示）．
（2）新型RuO₂催化剂对上述HCl转化为Cl₂的总反应具有更好的催化活性，
①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的a_HCl-T曲线如图，则总反应的△H＜0，（填“＞”、“﹦”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是K（A）．
②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应a_HCl-T（HCl的转化率与温度的关系）曲线的示意图，并简要说明理由：增大压强，平衡右移，ɑ_HCl增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前实验的大．
③下列措施中有利于提高a_HCl的有BD．
A、增大n（HCl）       B、增大n（O₂）   C、使用更好的催化剂     D、移去H₂O
（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl₂）的数据如下：

t（min）	0	2.0	4.0	6.0	8.0
n（Cl2）/10-3mol	0	1.8	3.7	5.4	7.2

计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol•min^-1为单位，写出计算过程）．
（4）Cl₂用途广泛，写出用Cl₂制备漂白粉的化学方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由图示可知，整个过程为：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反应②生成1molCl₂（g）的反应热为△H₂，则反应热化学方程式为：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根据盖斯定律（①+②）×2可得总反应的热化学方程式；
（2）①由图可知，温度越高，平衡时HCl的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
②正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大；
③改变措施有利于提高α_HCl，应使平衡向正反应方向移动，注意不能只增加HCl的浓度；
（3）根据v=$\frac{△n}{△t}$计算2.0～6.0min内v（Cl₂），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（HCl）；
（4）氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙与水．

解答 解：（1）根据图象信息，箭头指向的是生成物可写出反应②的热化学方程式：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，则①+②可得总反应2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（g）+Cl₂（g），△H=△H₁+△H₂，故答案为：2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（g）+Cl₂（g），△H=（△H₁+△H₂）kJ/mol；
（2）①根据图1、2可知随着温度的升高，a_HCl减小，说明升高温度，平衡向逆向移动，则可知逆反应吸热反应，所以正反应是放热反应，故△H＜0，同时由于升高温度，平衡逆移，则生成物减少，温度是B点大于A点，所以平衡常数K（A）＞K（B）；故答案为：＜；K（A）；
②同时由于该总反应是气体系数减小的反应，所以，压缩体积使压强增大，一定温度下，平衡应正向移动，ɑ_HCl应较题目实验状态下为大，所以可得曲线图：；故答案为：增大压强，平衡右移，ɑ_HCl增大，相同温度下，HCl的平衡转化率比之前实验的大；
③A、增大n（HCl），平衡正向移动，但是平衡移动使HCl减少的趋势小于增加HCl使增大的趋势，所以HCl的转化率减小，故A错误；
B、增大n（O₂），反应物的浓度增大，平衡向正向移动，HCl转化率增大，故B正确；
C、使用更好的催化剂，不能使化学平衡发生移动，实验HCl的转化率不变，故C错误；
D、移去H₂O，及减小了生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，HCl转化率增大，故D正确；
故答案为：BD．
（3）题目中给出的是n（Cl₂）的数据，要求的是以HCl的物质的量变化表示的反应速率，所以根据方程式进行计算，注意是2.0～6.0min内的速率，单位是mol•min^-1：设2.0～6.0min内，HCl转化的物质的量为n，则：
2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）+Cl₂（g）
2                           1
n             （5.4-1.8）×10^-3mol
解得 n=7.2×10^-3mol，
所以v（HCl）=$\frac{7.2×1{0}^{-3}mol}{（6.0-2.0）min}$═1.8×10^-3mol/min，故答案为：1.8×10^-3mol/min；
（4）Cl₂与石灰乳发生反应制取漂白粉，反应的化学方程式为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，故答案为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

点评 本题比较综合，涉及热化学方程式书写、化学平衡及平衡常数影响因素、化学反应速率的计算等，（3）中注意用单位时间内物质的量变化表示速率，较好的考查的分析解决问题的能力，难度中等．