Question

【題目】用Cl2生產某些含氯有機物時會產生副產物HC1。利用反應A，可實現氯的循環利用。

反應A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O

（1）已知:Ⅰ、反應A中， 4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量。

Ⅱ、

①反應A的熱化學方程式是________________________。

②斷開1 mol H—O 鍵與斷開 1 mol H—Cl 鍵所需能量相差約為__________kJ，H2O中H—0 鍵比HCl中H—Cl鍵（填“強”或“弱”）_______________。

（2）合成氨工廠常通過測定反應前后混合氣體的密度來確定氨的轉化率。某工廠測得合成塔中N2、H2混合氣體的密度為0.5536g/L（標準狀況），從合成塔中出來的混合氣體在相同條件下密度為0.693g/L（標準狀況）。該合成氨廠N2的轉化率為___________。

Answer 1

【答案】（1）①4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) △H=—115.6kJ/mol ；

②32（或31.9）；強（2）25%

【解析】

試題分析：（1）①反應4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)每4mol氯化氫被氧化，放出115.6kJ的熱量， 則此反應的熱化學方程式為4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) △H=—115.6kJ/mol；

②設H—O鍵的鍵能為x，H—Cl鍵的鍵能為y，則有－115．6＝－2×243－4x＋4y＋498，化簡得x－y＝31．9，即斷開1 mol H—O鍵與斷開1 mol H—Cl鍵所需能量相差約為31．9 kJ，H2O中H—O鍵比HCl中H—Cl鍵強。

（2）設反應前混合氣體中氮氣的物質的量分數為x，氫氣物質的量分數為（1-x），依題意得：

28x+2（1-x）=0.553 6 g·L-1×22.4 L·mol-1，解得x=0.4，則

設起始有氮氣2 mol，氫氣為3 mol，氮氣轉化了y mol

N2 + 3H2 2NH3

起始物質的量 2 mol 3 mol 0 mol

轉化物質的量 y mol 3y mol 2y mol

平衡物質的量 （2-y）mol （3-3y）mol 2y mol

n總=（2-y）mol+（3-3y） mol+2y mol=（5-2y）mol

根據反應前后氣體質量守恒可知

=0.693 g·L-1×22.4 L·mol-1解得y=0.5

N2的轉化率為×100%=25%。