Question

5．用O₂將HCl轉(zhuǎn)化為Cl₂，可提高效益，減少污染．

（1）傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如圖1所示的催化循環(huán)實(shí)現(xiàn)．其中，反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）（反應(yīng)熱用△H₁和△H₂表示）．
（2）新型RuO₂催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl₂的總反應(yīng)具有更好的催化活性．
  ①實(shí)驗(yàn)測得在一定壓強(qiáng)下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的α_HCl～T曲線如圖2，則總反應(yīng)的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；A、B兩點(diǎn)的平衡常數(shù)K（A）與K（B）中較大的是K（A）．
  ②在上述實(shí)驗(yàn)中若壓縮體積使壓強(qiáng)增大，畫出相應(yīng)α_HCl～T曲線的示意圖，并簡要說明理由：增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，α_HCl增大，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大．
  ③下列措施中，有利于提高α_HCl的有BD．
  A．增大n（HCl）        B．增大n（O₂）
  C．使用更好的催化劑   D．移去H₂O
（3）一定條件下測得反應(yīng)過程中n（Cl₂）的數(shù)據(jù)如下：

t/min	0	2.0	4.0	6.0	8.0
n（Cl2）/10-3mol	0	1.8	3.7	5.4	7.2

計(jì)算2.0～6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率（以mol•min^-1為單位，寫出計(jì)算過程）．
（4）Cl₂用途廣泛，寫出用Cl₂制備漂白粉的化學(xué)反應(yīng)方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由圖示可知，整個(gè)過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）①由圖可知，溫度越高，平衡時(shí)HCl的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
②正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大；
③改變措施有利于提高α_HCl，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，注意不能只增加HCl的濃度；
（3）根據(jù)v=$\frac{△n}{△t}$計(jì)算2.0～6.0min內(nèi)v（Cl₂），再利用速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（HCl）；
（4）氯氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、次氯酸鈣與水．

解答 解：（1）由圖示可知，整個(gè)過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）；
（2）①由圖可知，溫度越高，平衡時(shí)HCl的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，化學(xué)平衡常數(shù)減小，即K（A）＞K（B），
故答案為：＜；K（A）；
②正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大，故壓縮體積使壓強(qiáng)增大，畫相應(yīng)α_HCl～T曲線的示意圖為，
故答案為：，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，α_HCl增大，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大；
③A．增大n（HCl），HCl濃度增大，平衡右移，但HCl的轉(zhuǎn)化率降低，故A錯(cuò)誤；
B．增大n（O₂），氧氣濃度增大，平衡右移，HCl的轉(zhuǎn)化率提高，故B正確；
C．使用更好的催化劑，加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，不影響平衡移動(dòng)，HCl的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；
D．移去生成物H₂O，有利于平衡右移，HCl的轉(zhuǎn)化率增大，故D正確，
故選：BD；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，2.0～6.0min內(nèi)△n（Cl₂）=（5.4-1.8）×10^-3mol=3.6×10^-3mol，則以Cl₂的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率v（Cl₂）=$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{6min-2min}$=9×10^-4mol•min^-1，速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（HCl）=2v（Cl₂）=1.8×10^-3mol．min^-1，
答：2.0～6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率1.8×10^-3mol•min^-1；
（4）氯氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、次氯酸鈣與水，反應(yīng)方程式為2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案為：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題比較綜合，涉及熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡及平衡常數(shù)影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算等，（3）中注意用單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量變化表示速率，較好的考查的分析解決問題的能力，難度中等．