Question

17．為處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl₄，以減少其對(duì)臭氧層的破壞．化學(xué)家研究在催化條件下，通過(guò)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＜0  已知CCl₄的沸點(diǎn)為77℃，CHCl₃的沸點(diǎn)為61.2℃．
（1）在密閉器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得如表數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	溫度（℃）	初始CCl4濃度（mol•L-1）	初始H2濃度（mol•L-1）	CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率
1	110	1	1	50%
2	100	1	1	X
3	110	0.8	Y	60%

①實(shí)驗(yàn)1中，10h后達(dá)到平衡，H₂的平均反應(yīng)速率為0.05mol•L^-1•h^-1．在此實(shí)驗(yàn)的平衡體系中，再加入0.5molCCl₄和0.5molHCl，平衡將不移動(dòng)（“向左”、“向右”、“不”或“無(wú)法確定”）．
②實(shí)驗(yàn)2中，X的值B（填序號(hào)）．
A．等于50%    B．大于50%    C．小于50%    D．無(wú)法確定
③實(shí)驗(yàn)3中的Y值為1.2．
（2）為從平衡體系CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl中分離得到CHCl₃，請(qǐng)你結(jié)合題給信息設(shè)計(jì)合理的方案，用簡(jiǎn)要的文字表示：先把平衡體系中的混合物降溫到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液態(tài)混合物，再分餾得到CHCl₃．

Answer 1

分析 （1）①分析圖象實(shí)驗(yàn)1中CCl₄的平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算參與反應(yīng)的CCl₄，根據(jù)方程計(jì)算反應(yīng)的H₂，再計(jì)算反應(yīng)速率；計(jì)算濃度商Qc，與k比較判斷反應(yīng)方向；
②反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大；
③根據(jù)溫度不變，k不變，用三段式列出Y表示的平衡常數(shù)可解；
（2）根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)進(jìn)行分析．

解答 解：（1）①實(shí)驗(yàn)1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 
$\frac{0.5mol/L}{10h}$=0.05mol•L^-1•h^-1；平衡常數(shù)k=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1；在此實(shí)驗(yàn)的平衡體系中，再加入0.5molCCl₄和0.5molHCl，設(shè)容積1L，此時(shí)濃度商Qc=1=k，反應(yīng)平衡，不移動(dòng)；
故答案為：0.05；    不；
②由題知該反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大；
故答案為：B；  
 ③根據(jù)圖象，實(shí)驗(yàn)3四氯化碳的轉(zhuǎn)化率為60%，列三段式：
                       CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8               Y               0                  0
反應(yīng)（mol/L ） 048              0.48          0.48              0.48
平衡（mol/L） 0.32             Y-0.48        0.48             0.48 
實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)1的溫度相同，則k=$\frac{0.48×0.48}{0.32×（Y-0.48）}$=1，解得；Y=1.2；
故答案為：1.2；
（2）由題可知CCl₄的沸點(diǎn)為77℃，CHCl₃的沸點(diǎn)為61.2℃，先把平衡體系中的混合物降溫到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液態(tài)混合物，再分餾得到CHCl₃；
故答案為：先把平衡體系中的混合物降溫到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液態(tài)混合物，再分餾得到CHCl₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算與應(yīng)用、影響化學(xué)平衡的因素、物質(zhì)的分離，難度中等，注意分析題目信息，掌握三段式計(jì)算與平衡常數(shù)的應(yīng)用．