Question

（2011?广州模拟）为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl₄，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化剂作用下，通过下列反应：CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．此反应伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃．
（1）在密闭容器中，该反应达到平衡状态后，测得如下数据（假设不考虑副反应）．

实验序号	温度℃	初始CCl4浓度（mol/L）	初始H2浓度（mol/L）	CCl4的平衡转化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①此反应的化学平衡常数表达式为

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

，在110℃时平衡常数为

1

．
②实验1中，CCl₄的转化率A

大于

50%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③实验2中，10h后达到平衡，H₂的平均反应速率为

0.05mol/（L?h）

．
④实验3中，B的值

D

（选填序号）．
A．等于50%；　　　　B．大于50%
C．小于50%；        D．从本题资料无法判断
（2）120℃时，在相同条件的密闭容器中，分别进行H₂的初始浓度为2mol/L和4mol/L的实验，测得反应消耗CCl₄的百分率（x%）和生成物中CHCl₃的百分含量（y%）随时间（t）的变化关系如图（图中实线是消耗CCl₄的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl₃的百分含量变化曲线）．
①在图中的四条线中，表示H₂起始浓度为2mol/L的实验消耗CCl₄的百分率变化曲线是

c

（选填序号）．
②根据如图曲线，氢气的起始浓度为

4

 mol/L时，有利于提高CCl₄的平衡转化率和产物中CHCl₃的百分含量．你判断的依据是

从图中可见，4mol/L的a、b曲线比2mol/L的c、d曲线CCl₄转化率和产物中CHCl₃的百分率的数值均高

．

Answer 1

分析：（1）①因CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃，所以在110℃或100℃反应时各物质均为气态，其平衡常数K=

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

；110℃时，由实验2可知反应中各物质的平衡浓度均为0.5mol/L，代入表达式计算得平衡常数；
②实验1和实验2的反应温度相同，所以其平衡常数相同，利用平衡常数相等，可以求出实验1中CCl₄的平衡转化率，然后与50%比较；
③根据v=

△c

△t

计算v（H₂）；
④对于实验3，因温度不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小；
（2）氢气浓度越大反应越快，消耗CCl₄的百分率变化就越快，相反就比较慢，据此判断；
由图象可知，氢气的浓度为4mol/L，CCl₄的平衡转化率和产物中CHCl₃的百分含量均得到提高．

解答：解：（1）①因CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃，所以在110℃或100℃反应时各物质均为气态，其平衡常数K=

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

；
110℃时，实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L）：1        1        0          0
变化（mol/L）：0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L）：0.5     0.5       0.5       0.5 
则平衡常数k=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1，
故答案为：

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

；1；
②实验1中，设平衡时四氯化碳的浓度变化量为amol/L，则：
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反应（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
则

a×a

(0.8-a)×(1.2-a)

=1，解得a=0.48，则CCl₄的转化率为

0.48mol/L

0.8mol/L

×100%=60%＞50%，故答案为：大于；
③由②中计算可知，平衡时氢气的浓度变化量为0.5mol/L，则v（H₂）=

0.5mol/L

10h

=0.05mol/（L?h），故答案为：0.05mol/（L?h）；
④对于实验3，因温度不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小，故答案为：D；
（2）①由图象可知，氢气浓度越大反应越快，消耗CCl₄的百分率变化就越快，相反就比较慢，所以H₂起始浓度为2mol/L时，消耗CCl₄的百分率变化曲线是c，
故答案为：c；
②由图象可知，a、b表示氢气的浓度为4mol/L的曲线，CCl₄的平衡转化率和产物中CHCl₃的百分含量均得到提高，
故答案为：4；从图中可见，4mol/L的a、b曲线比2mol/L的c、d曲线CCl₄转化率和产物中CHCl₃的百分率的数值均高．

点评：本题考查化学平衡计算、化学反应速率计算、化学平衡常数计算与应用、影响化学平衡的因素，难度中等，注意掌握三段式计算与平衡常数的应用．