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【題目】氯氣是現(xiàn)代工業(yè)的重要原料,將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱車點,回答下列問題:

1Deacon發(fā)明的直接氧化法為:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)?砂聪铝写呋^程進行:

Ⅰ.CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=+83kJ·mol-1

Ⅱ.CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20kJ·mol-1

Ⅲ.4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH3

反應Ⅰ能自發(fā)進行的條件是___。利用ΔH1ΔH2計算ΔH3時,還需要利用反應___ΔH。

2)如圖為剛性容器中,進料濃度比c(HCl):c(O2)分別等于11、41、71HCl平衡轉化率隨溫度變化的關系:

可知反應平衡常數(shù)K400℃)__K500℃)(填“大于”或“小于”)。設容器內初始壓強為p0,根據(jù)進料濃度比c(HCl):c(O2)=41的數(shù)據(jù),計算400℃時容器內的平衡壓強=___(列出計算式)。按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率,同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl):c(O2)過低、過高的不利影響分別是___

3)已知:氯氣與NaOH溶液反應可生成NaClO3。有研究表明,生成NaClO3的反應分兩步進行:

Ⅰ.2ClO-=ClO2-+Cl-

Ⅱ.ClO2-+ClO-=ClO3-+Cl-

常溫下,反應Ⅱ能快速進行,但氯氣與NaOH溶液反應很難得到NaClO3,試用碰撞理論解釋其原因:___

4)電解NaClO3水溶液可制備NaClO4,寫出陽極反應式:___

【答案】高溫 CuOs)+2HClg)=CuCl2s)+H2Og 大于 0.848p0 Cl2O2分離能耗較高、HCl轉化率較低 反應Ⅰ的活化能高,活化分子百分數(shù)低,不利于ClOClO3轉化 ClO3H2O2e=ClO42H

【解析】

1)Ⅰ.CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=+83kJ·mol-1,△S0,則要△G=△H-TS0,須高溫條件下才能自發(fā);

Ⅰ.CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=+83kJ·mol-1

Ⅱ.CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20kJ·mol-1

Ⅲ.4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH3

利用ΔH1ΔH2計算ΔH3時,由蓋斯定律,(Ⅲ-Ⅱ×2-Ⅰ×2)/2得:還需要利用反應CuOs)+2HClg)=CuCl2s)+H2Og)的ΔH。

故答案為:高溫;CuOs)+2HClg)=CuCl2s)+H2Og);

2)根據(jù)圖象可知,進料濃度比相同時,溫度越高HCl平衡轉化率越低,說明該反應為放熱反應,升高溫度平衡向著逆向移動,則溫度越高平衡常數(shù)越小,所以反應平衡常數(shù)K400℃)大于K500℃);進料濃度比cHCl):cO2)的比值越大,HCl的平衡轉化率越低,根據(jù)圖象可知,相同溫度時HCl轉化率最高的為進料濃度比cHCl):cO2)=41,該曲線中400HCl的平衡轉化率為76%。則

p= p0=0.848p0;

進料濃度比cHCl):cO2)過低時,O2濃度較大,HCl的轉化率較高,但Cl2O2分離能耗較高,生成成本提高;進料濃度比cHCl):cO2)過高時,O2濃度較低,導致HCl的轉化率減。

故答案為:大于;p= p0=0.848p0Cl2O2分離能耗較高、HCl轉化率較低;

3)生成NaClO3的反應分兩步進行:Ⅰ.2ClO-=ClO2-+Cl-,Ⅱ.ClO2-+ClO-=ClO3-+Cl-,常溫下,反應Ⅱ能快速進行,但氯氣與NaOH溶液反應很難得到NaClO3,用碰撞理論解釋其原因:反應Ⅰ的活化能高,活化分子百分數(shù)低,不利于ClOClO3轉化;

故答案為:反應Ⅰ的活化能高,活化分子百分數(shù)低,不利于ClOClO3轉化;

4)電解NaClO3水溶液可制備NaClO4,陽極發(fā)生氧化反應生成ClO4,陽極反應式:ClO3H2O2e=ClO42H。

故答案為:ClO3H2O2e=ClO42H。

練習冊系列答案
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B. 生成2mol NH3(g)中的NH鍵吸收2346 kJ能量

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A.攪拌   B.適當加熱   C.減壓

(4)將飽和Na2CO3溶液加入濾渣1中發(fā)生的反應為(aq)PbSO4(s)PbCO3(s)(aq),以PbCO3和焦炭為原料在高溫條件下可制備金屬鉛,用化學方程式表示制備過程_______。

(5)工業(yè)上常用等體積的飽和NaHCO3溶液代替飽和Na2CO3溶液,將一定量的PbSO4轉化為PbCO3PbSO4NaHCO3Na2CO3的物質的量之比不同時,PbSO4的轉化率如表所示。

n(PbSO4)n(NaHCO3)

11.5

12

13

PbSO4的轉化率%

95.5

96.9

97.8

n(PbSO4)n(Na2CO3)

11.5

12

13

PbSO4的轉化率%

98

98

98

依據(jù)表中數(shù)據(jù),物質的量之比相同時,Ⅱ中PbSO4的轉化率比Ⅰ中的略大,原因是______。

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110min內,用H2濃度變化來表示的反應速率為___,平衡時NH3的物質的量濃度為____;

2)能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是____

A.容器中密度不隨時間變化而變化 B.容器中各物質的濃度保持不變

CN2NH3的消耗速率之比為21 DN2消耗速率與H2生成速率之比為3:1

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