Question

11．用Cl₂生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時(shí)會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl．利用反應(yīng)A，可實(shí)現(xiàn)氯的循環(huán)利用．反應(yīng)A：4HCl（g）+O₂（g）$?_{400℃}^{催化劑}$ 2Cl₂（g）+2H₂O（g）．
（1）研究表明反應(yīng)A通過(guò)如圖1所示的催化劑循環(huán)實(shí)現(xiàn)．
反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（g）△H₁
反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則A反應(yīng)的反應(yīng)熱表示為2（△H₁+△H₂）．（用△H₁和△H₂表示）．
（2）反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，且部分化學(xué)鍵斷裂示意圖如圖2：
①H₂O的電子式是，反應(yīng)A的熱化學(xué)方程式是4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol．
②斷開(kāi)1mol H-O鍵與斷開(kāi) 1mol H-Cl 鍵所需能量相差約為32kJ，H₂O中H-O 鍵比HCl中H-Cl鍵強(qiáng)（填“強(qiáng)”或“弱”）．
（3）新型RuO₂催化劑對(duì)上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl₂的總反應(yīng)具有更好的催化活性．實(shí)驗(yàn)測(cè)得在一定壓強(qiáng)下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的ɑ_HCl-T曲線如圖3所示，若壓縮體積使壓強(qiáng)增大，畫(huà)出相應(yīng)ɑ_HCl-T曲線的示意圖，并簡(jiǎn)要說(shuō)明理由增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，α_HCl增大，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大．

Answer 1

分析 （1）由圖示可知，整個(gè)過(guò)程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）①共價(jià)化合物的電子式由對(duì)應(yīng)原子的電子式組成，并要表示出兩原子之間的共用電子對(duì)情況；反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)焓變寫(xiě)出；
②反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計(jì)算H-O鍵與H-Cl鍵的鍵能差，進(jìn)而計(jì)算斷開(kāi)1mol H-O鍵與斷開(kāi)1mol H-Cl鍵所需能量差；
（3）正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大．

解答 解：（1）由圖示可知，整個(gè)過(guò)程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），
故答案為：2（△H₁+△H₂）；
（2）①H₂O是共價(jià)化合物，是由原子和氫原子形成共價(jià)鍵，電子式為，依據(jù)反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol，
故答案為：；4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
②E（H-O）、E（HCl）分別表示H-O鍵能、H-Cl鍵能，反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物的總鍵能，故：4×E（H-Cl）+498kJ/mol-[2×243kJ/mol+4×E（H-O）]=-115.6kJ/mol，整理得，4E（H-Cl）-4E（H-O）=-127.6kJ/mol，即E（H-O）-E（HCl）=31.9kJ/mol，
故斷開(kāi)1mol H-O鍵與斷開(kāi)1mol H-Cl鍵所需能量相差約為31.9kJ/mol×1mol=31.9kJ≈32kJ，所以H₂O中H-O 鍵比HCl中H-Cl鍵強(qiáng)；
故答案為：32；強(qiáng)；
（3）正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大，故壓縮體積使壓強(qiáng)增大，畫(huà)相應(yīng)α_HCl～T曲線的示意圖為，
故答案為：，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，α_HCl增大，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實(shí)驗(yàn)的大．

點(diǎn)評(píng) 本題比較綜合，涉及熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、化學(xué)平衡及平衡常數(shù)影響因素等，較好的考查的分析解決問(wèn)題的能力，難度中等．