Question

【題目】近年來，隨著聚酯工業的快速發展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。Deacon發明的直接氧化法將HCl氣體直接氧化成Cl2，方程式為：4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ/mol。400℃時，將4molHCl和4molO2(g)氣體通入一容積固定為2L的密閉容器中，回答下列問題：

（1）該反應的平衡常數表達式為___，K（300℃）___K（400℃）（填“＜”，“=”或“＞”）。

（2）若平衡時a(HCl)為80%，在相同條件下，密閉容器的體積縮小為1L，此反應達平衡時放出的熱量(Q)可能是___（填字母序號）kJ。

A．0＜Q＜58 B．92.8＜Q＜116 C．371.2＜Q＜464 D．116＜Q＜232

（3）在一定條件下，體系中HCl的平衡轉化率與L和X的關系如圖所示，L和X分別表示溫度或壓強。

i.X表示的物理量是___。

ii.判斷L1與L2的大小關系：L1___L2(填“＜”，“=”或“＞”)。

（4）若已知達平衡時，該容器內混合氣體總壓強為P，混合氣體起始壓強為P0，反應物HCl的轉化率a(HCl)為___（請用P0、P來表示），有利于提高HCl平衡轉化率的條件是___（填標號）。

A．高溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫高壓 D．低溫低壓

Answer 1

【答案】K= ＞ B 溫度 ＞ 4(P0-P)/P0 B

【解析】

（1）根據4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116kJ/mol可知該反應的平衡常數表達式為K=；反應是反熱反應，K值與溫度成反比，所以K（300℃）＞K（400℃）。

（2）若平衡時a(HCl)為80%，則放熱為116kJ×80%=92.8kJ，在相同條件下，密閉容器的體積縮小為1L，相當于加壓，平衡向著體積減小的方向移動，所以放熱增加，但是反應為可逆反應，放出熱量達不到116kJ，答案為：B；

（3）正反應是體積減小的放熱反應，則由圖像可知X表示的物理量是溫度，溫度越高轉化率越低，則判斷L1與L2的大小關系：L1＞L2；

（4） 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) 氣體減少

系數 4 1 2 2 1

起始(mol) 4 4 0 0

轉化(mol) 4（P0-P） P0-P

故HCl的轉化率a(HCl)＝4(P0-P)/P0；

正反應是體積減小的放熱反應，則低溫高壓有利于提高HCl平衡轉化率，答案選B。