Question

1．為妥善處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl₄，以減少其對臭氧層的破壞．化學(xué)家研究在催化條件下，通過下列反應(yīng)，使CCl₄轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl△H=QKJ•mol^-1．已知CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃．在密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得如下數(shù)據(jù)（不考慮副反應(yīng)）

實驗序號	溫度℃	初始CCl4濃度mol/L	初始H2濃度mol/L	CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	120	1	1	B

（1）110℃時平衡常數(shù)1
（2）實驗1中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率A為60%，平衡時c（CHCl₃）=0.48mol/L
（3）實驗2中，10小時后達(dá)到平衡，H₂的平均反應(yīng)速率為0.05mol/（L•h）
在此實驗的平衡體系中，再加入1.0molCCl₄和0.5molHCl，平衡將向正反應(yīng)方向移動（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”）；
（4）實驗3中，B的值②
①等于50%     ②大于50%       ③小于50%      ④無法判斷
（5）能判斷該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是BC
A．容器中壓強(qiáng)不變
B．反應(yīng)熱△H不變
C．v_正（H₂）=v_逆（HCl）
D．混合氣體的密度保持不變．

Answer 1

分析 （1）實驗2中，10h后達(dá)到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反應(yīng)（mol/L ） 0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5       0.5       0.5 
平衡常數(shù)是平衡時生成物濃度冪之積比反應(yīng)物濃度冪之積代入表達(dá)式進(jìn)行計算求解；
（2）實驗1中，設(shè)四氯化碳轉(zhuǎn)化的濃度為a
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反應(yīng)（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
則平衡常數(shù)為$\frac{a×a}{（0.8-a）（1.2-a）}$=1，所以a=0.48mol/L，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式計算；
（3）根據(jù)速率概念和不同溫度下的平衡常數(shù)來判斷；
（4）根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響分析反應(yīng)熱量變化和平衡移動來解答；
（5）當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，據(jù)此解答，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)．

解答 解：（1）實驗2中，10h后達(dá)到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反應(yīng)（mol/L ） 0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5       0.5       0.5 
則平衡常數(shù)為$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
故答案為：1；
（2）實驗1中，設(shè)四氯化碳轉(zhuǎn)化的濃度為a
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反應(yīng)（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
則平衡常數(shù)為$\frac{a×a}{（0.8-a）（1.2-a）}$=1，所以a=0.48mol/L，則CCl₄的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.48}{0.8}$×100%=60%，
故答案為：60%；0.48mol/L；
（3）實驗2中，10h后達(dá)到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1         1       0          0
反應(yīng)（mol/L ） 0.5       0.5    0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5        0.5    0.5        0.5 
則H₂的平均反應(yīng)速率=$\frac{0.5mol/L}{10h}$=0.05mol/（L•h）；
在此實驗的平衡體系中，再加入1.0molCCl₄和0.5molHCl，則會導(dǎo)致$\frac{[CHC{l}_{3}][HCl]}{[{H}_{2}][CC{l}_{4}]}$減小，小于1，則平衡正向進(jìn)行，
故答案為：0.05mol/（L•h）；  向正反應(yīng)方向；
（4）CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl 此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，伴隨有副反應(yīng)，會生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點為 77℃，CHCl₃的沸點為 61.2℃．反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)，可知△H-T•△S＜0，則反應(yīng)是放熱反應(yīng)；所以溫度120°C降低到 100°C，平衡正向進(jìn)行，CCl₄轉(zhuǎn)化率大于50%；
故答案為：②； 
（5）A．兩邊的計量數(shù)相等，容器中壓強(qiáng)始終不變，故A錯誤；
B．反應(yīng)熱△H不變，說明消耗量與生成量相等，達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂）=v_逆（HCl），故C正確；
D．混合氣體的密度保持一直不變，故D錯誤；
故答案為：BC．

點評 本題考查化學(xué)平衡的計算，側(cè)重于化學(xué)平衡常數(shù)的概念分析和計算應(yīng)用，化學(xué)平衡的三段式計算，反應(yīng)速率的概念計算應(yīng)用，題目難度較大．