Question

11．光氣（COCl₂）是一種重要的有機中間體，化學性質不穩(wěn)定，遇水迅速水解，工業(yè)上制備光氣的原理為CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）．

（1）光氣分子中所有原子均滿足穩(wěn)定結構，其電子式為；光氣遇水后生成兩種氣體，其中一種氣體極易溶于水，反應的化學方程式為COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂；
（2）上述反應過程的能量變化如圖1所示，已知斷裂1mol Cl-Cl、C-Cl、C=O分別需要吸收243kJ、328kJ和728kJ能量，則斷裂0.5mol CO分子中的化學鍵需要吸收的能量為526.5kJ；
（3）某學習興趣小組模擬工業(yè)制備光氣的方法，在恒溫恒容的容器中加入等物質的量的CO和Cl₂（活性炭作催化劑），容器中有關物質的濃度變化如圖2所示，已知0～t₀時間段Cl₂的平均反應速率為0.025mol/（L•s），則時間應為24s．

Answer 1

分析 （1）光氣為COCl₂，分子中所有原子均滿足穩(wěn)定結構，一根共價鍵含2個電子，據此寫出電子式，光氣遇水后生成兩種氣體，一種極易溶于水，為HCl，反應還產生CO₂，據此寫出反應的化學方程式；
（2）根據反應的能量變化圖計算出反應的焓變△H，結合蓋斯定律計算化學鍵的鍵能；
（3）在恒溫恒容的容器中加入等物質的量的CO和Cl₂（活性炭作催化劑），發(fā)生的反應為：CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g），0～t₀時間段Cl₂的平均反應速率為0.025mol/（L•s），根據化學反應速率公式$\overline{r}=\frac{△c}{△t}$計算．

解答 解：（1）光氣為COCl₂，分子中所有原子均滿足穩(wěn)定結構，一根共價鍵含2個電子，則其電子式為：，
光氣遇水后生成兩種氣體，其中一種氣體極易溶于水，為HCl，反應還產生CO₂，則反應的化學方程式為：COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂，
故答案為：；COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂；
（2）根據反應的能量變化圖計算出反應的焓變△H=-108kJ/mol，根據蓋斯定律，△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能，則△H=E（C≡O）+E（Cl-Cl）-[E（C=O）+2E（C-Cl）]=-108kJ/mol，可得E（C≡O）=1053kJ/mol，則斷裂0.5molCO分子中的化學鍵需要吸收的能量為$\frac{1053}{2}$=526.5kJ/mol，
故答案為：526.5；
（3）恒溫恒容的容器中加入等物質的量的CO和Cl₂（活性炭作催化劑），發(fā)生的反應為：CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g），0～t₀時間段Cl₂的平均反應速率為0.025mol/（L•s），根據圖象分析，COCl₂在這段時間內的濃度改變量為△c=0.6mol/L，根據化學反應速率之比為化學計量數之比，則COCl₂在這段時間內的化學反應平均速率為$\overline{r}$=0.025mol/（L•s），根據化學反應平均速率公式$\overline{r}=\frac{△c}{△t}$，則t₀=$\frac{0.6mol/L}{0.025mol/（L•s）}$=24s，
故答案為：24．

點評 本題主要考察化學原理部分，包含電子式的書寫，化學反應方程式的書寫，可逆反應，化學平衡的移動，蓋斯定律的應用，化學反應速率的計算，題目難度不大．