Question

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(duì)臭氧層的破壞�；瘜W(xué)家研究在催化劑作用下，通過下列反應(yīng)：CCl4＋H2CHCl3＋HCl使CCl4轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿(CHCl3)。此反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)，會(huì)生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。已知CCl4的沸點(diǎn)為77℃，CHCl3的沸點(diǎn)為61.2℃。

(1)在密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，測(cè)得如下數(shù)據(jù)(假設(shè)不考慮副反應(yīng))。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	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	100	1	1	B

①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為________________，在110℃時(shí)平衡常數(shù)為____________。

②實(shí)驗(yàn)1中，CCl4的轉(zhuǎn)化率A__________50%(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③實(shí)驗(yàn)2中，10 h后達(dá)到平衡，H2的平均反應(yīng)速率為__________。

④實(shí)驗(yàn)3中，B的值________(選填序號(hào))。

A．等于50%　　　　　　B．大于50%

C．小于50%              D．從本題資料無(wú)法判斷

(2)120℃時(shí)，在相同條件的密閉容器中，分別進(jìn)行H2的初始濃度為2 mol/L和4 mol/L的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得反應(yīng)消耗CCl4的百分率(x%)和生成物中CHCl3的百分含量(y%)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系如圖(圖中實(shí)線是消耗CCl4的百分率變化曲線，虛線是產(chǎn)物中CHCl3的百分含量變化曲線)。

①在圖中的四條線中，表示H2起始濃度為2 mol/L的實(shí)驗(yàn)消耗CCl4的百分率變化曲線是________(選填序號(hào))。

②根據(jù)上圖曲線，氫氣的起始濃度為________ mol/L時(shí)，有利于提高CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分含量。你判斷的依據(jù)是____________________________________。

Answer 1

解析：(1)因CCl4的沸點(diǎn)為77℃，CHCl3的沸點(diǎn)為61.2℃，所以在110℃或100℃反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)均為氣態(tài)，其平衡常數(shù)K＝。110℃時(shí)，由實(shí)驗(yàn)2可知反應(yīng)中各物質(zhì)的平衡濃度均為0.5 mol/L，代入表達(dá)式計(jì)算得平衡常數(shù)為1。實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)溫度相同，所以其平衡常數(shù)相同，利用平衡常數(shù)相等，可以求出實(shí)驗(yàn)1中CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率，然后與50%比較，對(duì)于實(shí)驗(yàn)3，因溫度不同，又不知該反應(yīng)的熱效應(yīng)，所以無(wú)法判斷轉(zhuǎn)化率的大小。

(2)由圖像可知，氫氣濃度越大反應(yīng)越快，消耗CCl4的百分率變化就越快，相反就比較慢，所以H2起始濃度為2 mol/L時(shí)，消耗CCl4的百分率變化曲線是c，CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分含量均得到提高的是a和b，此時(shí)氫氣的濃度為4 mol/L。

答案：(1)①K＝　1

②大于�、�0.05 mol/(L·h)�、蹹

(2)①c�、�4　從圖中可見，4 mol/L的a、b曲線比2 mol/L的c、d曲線CCl4轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分率的數(shù)值均高