Question

用Cl₂生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用反應(yīng)A，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。

反應(yīng)A：4HCl＋O₂2Cl₂＋2H₂O

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

ⅱ.

①H₂O的電子式是________。

②反應(yīng)A的熱化學(xué)方程式是___________________________________________________________________。

③斷開1 mol HO鍵與斷開 1 mol HCl鍵所需能量相差約為________kJ，H₂O中HO鍵比HCl中HCl鍵(填“強”或“弱”)________。

(2)對于反應(yīng)A，下圖是在4種投料比[n(HCl)∶n(O₂)，分別為1∶1、2∶1、4∶1、6∶1]下，反應(yīng)溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。

①曲線b對應(yīng)的投料比是________。

②當(dāng)曲線b、c、d對應(yīng)的投料比達到相同的HCl平衡轉(zhuǎn)化率時，對應(yīng)的反應(yīng)溫度與投料比的關(guān)系是________。

③投料比為2∶1、溫度為400 ℃時，平衡混合氣中Cl₂的物質(zhì)的量分數(shù)是________。

Answer 1

【解析】　(1)①H₂O為共價化合物，其電子式為HH。②根據(jù)4 mol HCl被氧化放出115.6 kJ的熱量，又結(jié)合反應(yīng)條件為400℃，故其熱化學(xué)方程式為4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－115.6 kJ/mol。③根據(jù)②的熱化學(xué)反應(yīng)方程式和O₂、Cl₂的鍵能可知，斷裂4 mol HCl鍵與1 mol OO鍵需吸收的能量比生成2 mol ClCl鍵和4 mol OH鍵放出的能量少115.6 kJ，故4 mol OH鍵的鍵能比4 mol Cl－H鍵的鍵能大：115.6 kJ＋498 kJ－2×243 kJ＝127.6 kJ，故斷開1 mol HO鍵與斷開1 mol HCl鍵所需能量相差約為127.6 kJ÷4≈32 kJ；根據(jù)OH鍵鍵能大于HCl鍵鍵能可知，OH鍵比HCl鍵強。

(2)①根據(jù)O₂越多HCl的轉(zhuǎn)化率越大，可知a、b、c、d曲線的投料比分別為6∶1、4∶1、2∶1、1∶1。②根據(jù)曲線可知，當(dāng)b、c、d曲線HCl達到相同轉(zhuǎn)化率時，投料比越高，對應(yīng)的反應(yīng)溫度越低。

③設(shè)n(HCl)＝2 mol，n(O₂)＝1 mol，根據(jù)反應(yīng)曲線可知，當(dāng)溫度為400℃時，HCl的轉(zhuǎn)化率為80%，則有：

4HCl�。�　O₂2Cl₂�。�　2H₂O　　

開始：　2 mol　　　1 mol　　　0　　　　　0

變化：　1.6 mol　　0.4 mol　 0.8 mol　0.8 mol

平衡：　0.4 mol　　0.6 mol　 0.8 mol　0.8 mol

因此平衡混合氣中Cl₂的物質(zhì)的量分數(shù)是

×100%≈30.8%。

【答案】　(1)①HH

②4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－115.6 kJ/mol�、�32　強

(2)①4∶1�、谕读媳仍礁�，對應(yīng)的反應(yīng)溫度越低　③30.8%