Question

Cl₂合成有机物时会产生副产物HCl.4HCl+O₂

CuO/CuCl2

400℃

2Cl₂+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=

c2(Cl2)×c2(H2O)

c4(HCl)×c(O2)

；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

0.0625

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

ac

．
a．v （HCl）=2v（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）如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

ad

．
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40℃时，平衡混合物中Cl₂的物质的量分数是

0.3529

．

Answer 1

分析：（1）化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此书写；
根据物质的量差量计算参加反应的HCl的物质的量，再根据v=

△n V

△t

计算v（HCl）；
（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；
b．平衡时不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比；
c．增大一种反应物的浓度，平衡向正反应移动，其它反应物的转化率增大；
d．分离出H₂O，生成的浓度降低，达新平衡时，v_正（HCl）降低；
（3）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，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数k降低；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；
（4）增大一种反应物的浓度，平衡向正反应移动，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%，令n （HCl）=4mol、n （O₂）=1mol，计算参加反应的HCl，利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，据此计算．

解答：解：（1）4HCl+O₂

CuO/CuCl2

400℃

2Cl₂+2H₂O的平衡常数k=

c2(Cl2)×c2(H2O)

c4(HCl)×c(O2)

；
8min后达到平衡，测得容器内物质由2.5mol减少至2.25mol，则：
4HCl+O₂?2Cl₂+2H₂O  物质的量减少△n
4                      1
n（HCl）           2.5mol-2.25mol=0.25mol
故n（HCl）=0.25mol×4=1mol，
故v（HCl）=

1mol 2L

8min

=0.0625mol/（L?min），
故答案为：

c2(Cl2)×c2(H2O)

c4(HCl)×c(O2)

；0.0625；
（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），故a正确；
b．4v_正（HCl）=v_逆（O₂）即v_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，平衡向正反应移动，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；
故答案为：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，故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；
故答案为：ad；
（4）增大一种反应物的浓度，平衡向正反应移动，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%，令n （HCl）=4mol、n （O₂）=1mol，则参加反应的HCl为4mol×75%=3mol，则：
           4HCl+O₂?2Cl₂+2H₂O 
开始（mol）：4    1    0    0
变化（mol）：3  0.75  1.5   1.5
平衡（mol）：1  0.25  1.5   1.5
故平衡混合物中Cl₂的物质的量分数是

1.5mol

1mol+0.25mol+1.5mol+1.5mol

=0.3529，
故答案为：0.3529．

点评：本题考查化学平衡常数、化学反应速率、化学平衡状态与有关计算、化学平衡图象等，根据图象判断曲线表示的投料比与反应热效应是解题关键．