Question

【題目】研究發現，反應CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g) ，可使CCl4(沸點77 ℃)轉化為重要的化工原料CHCl3(沸點61.2 ℃)，可減少其對臭氧層的破壞。（已知：該反應的副反應會生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等）

(1)CH4與Cl2反應時，每生成1molCCl4(g)或1molCHCl3(g)的焓變分別是△H1和△H2；H2在Cl2中燃燒，每生成1molHCl(g)產生的焓變為△H3，則：CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)的△H=_____(用含有△H1、△H2和△H3的算式表示）

(2)在密閉容器中，CCl4＋H2CHCl3＋HCl達到平衡狀態后，測得如下數據(假設不考慮副反應)。

實驗序號	溫度/℃	初始CCl4濃度/(mol·L-1)	初始H2濃度/(mol·L-1)	CCl4的平衡轉化率
1	110	0.8	1.2	α1
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	α3

①實驗1中，CCl4的轉化率α1_____50%(填“大于”“小于”或“等于”)。

②實驗2中，反應進行到10h時達到平衡，在這10h內，H2的平均反應速率為_____mol· L-1·min-1。

③110 ℃時，該反應的化學平衡常數的數值為________。

④實驗3中，α3的值________。

A. 等于50% B.大于50% C.小于50% D.依題所給信息無法判斷

(3)120 ℃時，分別進行H2的初始濃度為2 mol·L－1和4 mol·L－1的實驗（其他條件相同）。測得CCl4的消耗百分率(x%，實線)和生成物中CHCl3的百分含量(y%，虛線)隨時間(t)的變化關系如圖。

①圖中表示H2起始濃度為2mol·L-1CHCl3的百分含量的變化曲線是____(填字母)。

②依圖可知，有利于提高CCl4的消耗百分率和產物中CHCl3的百分含量H2的起始濃度應該為________mol·L-1。

Answer 1

【答案】△H2-△H1+2△H3 大于 0.00083 1 D d 4

【解析】

(1)由題意知，CH4(g)+4Cl2(g)= CCl4(g)+4HCl(g) △H1 ①

CH4(g)+3Cl2(g)= CHCl3(g)+3HCl(g) △H2 ②

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 2△H3 ③

將②-①+③，即可求出CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)的△H；

(2)① 實驗1中，當H2的初始濃度為0.8mol/L時，CCl4的轉化率為50%，現增大H2的濃度為1.2mol，平衡正向移動，CCl4的轉化率增大，從而得出CCl4的轉化率α1與50%的關系；

②實驗2中，

反應進行到10h時達到平衡，在這10h內，H2的平均反應速率為；

③110 ℃時，該反應的化學平衡常數的數值為；

④與實驗2進行比較，可認為實驗3是在實驗2的基礎上完成的，由于不知反應的焓變，所以無法確定降溫平衡移動的方向；

(3)① 由反應知，增大H2的初始濃度，CCl4的消耗百分率增大，CHCl3的百分含量增大，由此可確定圖中表示H2起始濃度為2mol·L-1CHCl3的百分含量的變化曲線；

②依圖可知，H2濃度越大，越有利于提高CCl4的消耗百分率和產物中CHCl3的百分含量，由此可得出H2的起始濃度。

(1)由題意知，CH4(g)+4Cl2(g)= CCl4(g)+4HCl(g) △H1 ①

CH4(g)+3Cl2(g)= CHCl3(g)+3HCl(g) △H2 ②

H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) 2△H3 ③

將②-①+③，即可求出CCl4(g)＋H2(g)CHCl3(g)＋HCl(g)的△H=△H2-△H1+2△H3；

(2)① 實驗1中，當H2的初始濃度為0.8mol/L時，CCl4的轉化率為50%，現增大H2的濃度為1.2mol，平衡正向移動，CCl4的轉化率增大，從而得出CCl4的轉化率α1大于50%；

②實驗2中，

反應進行到10h時達到平衡，在這10h內，H2的平均反應速率為=0.00083mol· L-1·min-1；

③110 ℃時，該反應的化學平衡常數的數值為=1；

④與實驗2進行比較，可認為實驗3是在實驗2的基礎上完成的，由于不知反應的焓變，所以無法確定降溫平衡移動的方向，答案為：D；

(3)① 由反應知，減小H2的初始濃度，CCl4的消耗百分率減小，CHCl3的百分含量減小，由此可確定圖中表示H2起始濃度為2mol·L-1時CHCl3的百分含量的變化曲線為d；

②依圖可知，H2濃度越大，越有利于提高CCl4的消耗百分率和產物中CHCl3的百分含量，由此可得出H2的起始濃度為4mol·L-1。