Question

【題目】光氣（COCl2）在塑料、制革、制藥等工業中有許多用途，工業上采用高溫下CO與Cl2在活性炭催化下合成。

（1）實驗室常用來制備氯氣的化學方程式為_____________________________________；

（2）工業上利用天然氣（主要成分為CH4）與CO2進行高溫重整制備CO，已知CH4、H2、和CO的燃燒熱（ΔH）分別為-890.3kJ·mol-1、-285.8kJ.mol-1和-283.0kJ.mol-1，則生成1m3（標準狀況）CO所需熱量為________________；

（3）實驗室中可用氯仿（CHCl3）與雙氧水直接反應制備光氣，其反應的化學方程式為

____________________________________________；

（4）COCl2的分解反應為COCl2（g）=Cl2（g）+CO（g） ΔH=+108kJ·mol-1。反應體系達到平衡后，各物質的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示（第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出）：

①計算反應在第8min時的平衡常數K=__________________；

②比較第2min反應溫度T（2）與第8min反應溫度T（8）的高低：T（2）_____T（8）

（填“<”、“>”或“=”），

③若12min時反應于溫度T（8）下重新達到平衡，則此時c（COCl2）=_______mol·L-1；

④比較產物CO在2-3min、5-6min和12-13min時平均反應速率（平均反應速率分別以v（2-3）、v（5-6）、v（12-13））的大小_______________________________________；

⑤比較反應物COCl2在5-6min和15-16min時平均反應速率的大小：v（5-6）_____v（15-16）（填“<”、“>”或“=”），原因是_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O
5.52×103kJ CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2 0.234mol·L-1 ＜ 0.031 v(5-6)＞v(2-3)=v(12-13) ＞ 在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大

【解析】

（1）實驗室中用二氧化錳與濃鹽酸共熱制取氯氣。

（2）根據題目信息，寫出CH4、H2、CO燃燒的熱化學方程式分別為：

CH4（g）＋2O2（g）= 2H2O (l)＋CO2（g） ΔH1= —890.3kJ·moL-1 ①

H2（g）＋1/2O2（g）= H2O (l) ΔH2= -285.8kJ·moL-1 ②

CO（g）＋1/2O2（g）= CO2（g） ΔH3= -283.0kJ·moL-1 ③

工業用甲烷和二氧化碳反應制取CO的熱化學方程式為：

CH4（g）＋CO2（g）= 2H2（g）＋2CO（g） ΔH

由蓋斯定律和方程式①②③可知：

ΔH=ΔH1-2ΔH2-2ΔH3=（-890.3）kJ·moL-1-2×（-285.8）kJ·moL-1-2×（-283.0）kJ·moL-1=247.3 kJ·moL-1，即生成2mol CO，需要吸熱247.3 KJ，那么要得到1立方米的CO,吸熱為(1000/22.4)×247.3/2=5.52×103KJ。

(4)①由圖示可知8min時COCl2、Cl2、CO三種物質的濃度分別為0.04mol·L-1、0.11 mol·L-1、0.085 mol·L-1。所以此時其平衡常數為：0.11 mol·L-1×0.085 mol·L-1÷0.04 mol·L-1=0.234mol·L-1。②第8min時反應物的濃度比第2min時減小，生成物濃度增大，平衡向正反應方向移動。又因為正反應為吸熱反應，所以T（2）＞T（8）。④ 根據圖像變化可知：在2min時升溫， ⑤ 在10min時 增加COCl2的濃度，在12min時，反應達到平衡 。