Question

【題目】(1)用O2將HCl轉化為Cl2，可提高效益，減少污染.傳統上該轉化通過如圖所示的催化劑循環實現，其中，反應①為 2HCl(g)+CuO(s)=H2O(g)+CuCl2(s) 反應②生成1molCl2(g)的反應熱為，則總反應的熱化學方程式為_______________(反應熱△H用含和的代數式表示)。

(2)在容積為1L的密閉容器中，通入一定量的N2O4，發生反應N2O4(g) 2NO2(g)，隨溫度升高，混合氣體的顏色變深。回答下列問題：

①該反應的____________0（填“>”或“<”）；100℃時，體系中各物質濃度隨時間變化如下表所示。在0～60s時段，反應速率υ(N2O4)為_________mol·L-1·s-1；40s時C2___________0.10mol/L（填“>”或“<”）。

②100℃時達平衡后，改變反應溫度為，c(N2O4)以0.0020 mol·L·s的平均速率降低，經10s又達到平衡。則T______100℃（填“>”或“<”）。

③計算溫度T時反應的平衡常數K___________。

(3)溫度T時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半。平衡向___________（填“正反應”或“逆反應”）方向移動，N2O4的轉化率______（填“增大”或“減小”）。

時間（s）	0	20	40	60	80
N2O4濃度 （mol/L)	0.10	0.06	C1	0.04	0.04
NO2濃度 （mol/L)	0	0.08	C2	0.12	0.12

Answer 1

【答案】2HCl(g)+O2(g)=Cl2(g)+H2O(g) △H=△H1+△H2(其他合理答案同樣給分） > 0.001 > > 1.28(其他合理答案同樣給分） 逆反應 減小

【解析】

(1)由圖示可知，整個過程為：4HCl+O2=2Cl2+2H2O，反應②生成1molCl2(g)的反應熱為△H2，則反應熱化學方程式為：CuCl2(g)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2，根據蓋斯定律(①+②)×2可得總反應的熱化學方程式；

(2)①隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學平衡向正反應方向移動，據此判斷；反應速率利用公式υ=計算得到；隨著反應的進行，反應物濃度降低，反應速率減慢；

②N2O4的濃度降低，平衡向正反應方向移動，由于正反應方向吸熱，T＞100℃；
③計算T℃時兩種物質的濃度，計算得到化學平衡常數；
(3)反應容器的容積減少一半，壓強增大，根據反應前后氣體體積大小判斷化學平衡移動方向．

(1)由圖示可知，整個過程為：4HCl+O2=2Cl2+2H2O，反應①為：2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s)△H1，反應②生成1molCl2(g)的反應熱為△H2，則反應熱化學方程式為：CuCl2(g)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2，根據蓋斯定律(①+②)×2可得總反應的熱化學方程式：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H=2(△H1+△H2)；

(2)①隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學平衡向正反應方向移動，即△H＞0；0～60s時段，N2O4濃度變化為：0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，υ(N2O4)==0.0010molL-1s-1；若0～60s時段速率是均衡的，則C2應為(0.08+)mol/L=0.10mol/L，而事實上隨時間的推移濃度減少，反應速率減慢，則40s時C2 大于0.10mol/L；

②N2O4的濃度降低，平衡向正反應方向移動，由于正反應方向吸熱，T＞100℃；

③平衡時，c(NO2)=0.120molL-1+0.0020molL-1s-1×10s×2=0.16molL-1，c(N2O4)=0.040molL-1-0.0020molL-1s-1×10s=0.020molL-1，K2==1.28mol/L；

(3)反應容器的容積減少一半，壓強增大，正反應方向氣體體積增大，增大壓強向著氣體體積減小的方向移動，N2O4的轉化率減小。