Question

用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。
反应A：4HCl＋O₂2Cl₂＋2H₂O
(1)已知：ⅰ.反应A中，4 molHCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。
ⅱ.

①H₂O的电子式是________。
②反应A的热化学方程式是______________________________________。
③断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为________kJ，H₂O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)________。
(2)对于反应A，下图是在4种投料比[n(HCl)：n(O₂)，分别为1：1、2：1、4：1、6：1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。

①曲线b对应的投料比是________。
②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是______________________________。
③投料比为2：1、温度为400℃时，平衡混合气中Cl₂的物质的量分数是________。

Answer 1

②4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g)
ΔH＝－115.6 kJ/ mol
③32　强
(2)①4：1
②投料比越高，对应的反应温度越低
③30.8%

(1)③设H—O键的键能为x，H—Cl键的键能为y，则有－115.6＝－2×243－4x＋4y＋498，化简得x－y＝31.9，即断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为32 kJ，H₂O中H—O键比HCl中H—Cl键强。
(2)①同一温度下，O₂的浓度越大，HCl的平衡转化率越高，故曲线a、d分别对应n(HCl)：n(O₂)为6：1、1：1的情况，曲线b对应的投料比是4：1。
②在图上作一平行于温度轴的直线与曲线b、c、d相交，可以看出，当不同投料比下HCl的平衡转化率相同时，曲线b对应的温度最低，曲线d对应的温度最高。则可得出结论：投料比越高，对应的反应温度越低。
③此时HCl的平衡转化率为80%。设反应开始时n(HCl)＝2a  mol，n(O₂)＝a mol。
4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g)
起始   2a mol   a mol      0       0
转化  1.6a mol  0.4a mol  0.8a mol  0.8a mol
平衡  0.4a mol  0.6a mol  0.8a mol  0.8a mol
则平衡混合气体中Cl₂的物质的量分数是
 ×100%≈30.8%。