Question

光气(COCl₂)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl₂在活性炭催化下合成。

(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为____________________________；

(2)工业上利用天然气(主要成分为CH₄)与CO₂进行高温重整制备CO，已知CH₄、H₂和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ·mol^-1、-285.8 kJ·mol^-1和

-283.0 kJ·mol^-1，则生成1 m³(标准状况)CO所需热量为______________；

(3)COCl₂的分解反应为COCl₂(g)====Cl₂(g)+CO(g)   ΔH=+108 kJ·mol^-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10 min到14 min的COCl₂浓度变化曲线未表示出)：

①计算反应在第8 min时的平衡常数K=__________；

②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)_____

T(8)(填“<”“>”或“=”)；

③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl₂)=________

___ mol·L^-1；

④比较反应物COCl₂在5 min～6 min和15 min～16 min时平均反应速率的大小:v(5～6)_____v(15～16)(填“<”“>”或“=”)，原因是______________

_________________________________________________________________。

Answer 1

(1)实验室一般用浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气；

(2)CH₄(g)+CO₂(g)====2CO(g)+2H₂(g)  ΔH=反应物的燃烧热-2×产物的燃烧热=+247.3 kJ·mol^-1，也就是生成2 mol CO需要吸热247.3 kJ，那么要得到1 m³的CO，吸热为(1 000 L/22.4 L·mol^-1)×247.3 kJ·mol^-1/2≈5.52×10³ kJ。

(3)①根据平衡常数K计算公式代入即可求出。

②由图可看出，由T(2)平衡到T(8)平衡，反应物COCl₂的浓度减小，产物浓度增大，且4 min时物质的浓度连续增大或减小，说明是升高温度使平衡正向移动，T(2)<T(8)。

③8 min和12 min时的平衡温度相同，平衡常数相同，所以

可计算c(COCl₂)≈0.031 mol·L^-1。

④从图中曲线变化的斜率可看出单位时间内5 min～6 min时浓度改变大于

15 min～16 min时浓度改变。

答案：(1)MnO₂+4HCl(浓) MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

(2)5.52×10³ kJ

(3)①0.234      ②<     ③0.031

④> 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大