Question

【題目】光氣（COCl2）在塑料、制革、制藥等工業中有許多用途，工業上采用高溫下CO與Cl2在活性碳催化下合成．
（1）實驗室中常用來制備氯氣的化學方程式為；
（2）工業上利用天然氣（主要成分為CH4）與CO2進行高溫重整制備CO，已知CH4、H2、和CO的燃燒熱（△H）分別為﹣890.3kJmol﹣1、﹣285.8 kJmol﹣1和﹣283.0 kJmol﹣1 ， 則生成1 m3（標準狀況）CO所需熱量為；
（3）實驗室中可用氯仿（CHCl3）與雙氧水直接反應制備光氣，其反應的化學方程式為；
（4）COCl2的分解反應為COCl2（g）═Cl2（g）+CO（g）△H=+108 kJmol﹣1 ． 反應體系平衡后，各物質的濃度在不同條件下的變化狀況如下圖所示（第10min到14min的COCl2濃度變化曲線未示出）：
①計算反應在第8min時的平衡常數K=；
②比較第2min反應溫度T（2）與第8min反應溫度T（8）的高低：T（2） T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）；
③若12min時反應于溫度T（8）下重新達到平衡，則此時c（COCl2）=molL﹣1
④比較產物CO在2﹣3min、5﹣6min和12﹣13min時平均反應速率[平均反應速率分別以v（2﹣3）、v（5﹣6）、v（12﹣13）表示]的大小；
⑤比較反應物COCl2在5﹣6min和15﹣16min時平均反應速率的大小：v（5﹣6） v（15﹣16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O
（2）5.52×103KJ
（3）CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2
（4）0.234mol/L；＜；0.031； v（5～6）＞v（2～3）=v（12～13）；＞；在相同溫度時,該反應的反應物濃度越高,反應速率越大
【解析】解：（1）二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下生成氯化錳、氯氣與水制取氯氣，反應方程式為：MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O，

所以答案是：MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O；（2）根據CH4、H2、和CO的燃燒熱，可得熱化學方程式：

①O2（g）+2H2（g）=2H2O（L）△H=﹣571.6kJmol ﹣1；

②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（L）△H=﹣890.3kJmol﹣1；

③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=﹣566.03kJmol﹣1，

根據蓋斯定律，②﹣①﹣③可得：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.3 kJmol ﹣1，

即生成2molCO，需要吸熱247.3 KJ，那么要得到1立方米的CO，吸收熱量為 × =5.52×103KJ；

所以答案是：5.52×103KJ；（3）CHCl3中碳為+2價，COCl2中碳為+4價，故H2O2中氧元素化合價由﹣1價降低為﹣2價，生成H2O，由電子轉移守恒與原子守恒可知，CHCl3、H2O2、COCl2、H2O的化學計量數為1：1：1：1，根據原子守恒故含有HCl生成，故反應方程式為CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2，

所以答案是：CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2；（4）①由圖可知，8min時COCl2的平衡濃度為0.04mol/L，Cl2的平衡濃度為0.11mol/L，CO的平衡濃度為0.085mol/L，K= = =0.234mol/L，所以答案是：0.234mol/L；

②由第2min反應溫度變為第8min反應溫度時，生成物濃度增大、反應物濃度減小，平衡向正反應方向移動，正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，所以T（2）＜T（8），

所以答案是：＜；

③由圖可知，10min瞬間Cl2濃度增大，CO的濃度降低，故改變條件為移走CO，降低CO的濃度，平衡常數不變，與8min到達平衡時的平衡常數相同，由圖可知，12min時到達平衡時Cl2的平衡濃度為0.12mol/L，CO的平衡濃度為0.06mol/L，故： =0.234mol/L，解得c（COCl2）=0.031mol/L；

所以答案是：0.031；

④根據化學反應速率的定義，可知反應在2～3 min和12～13 min處于平衡狀態，CO的平均反應速率為0，在5～6min時，反應向正反應進行，故CO的平均反應速率為：v（5～6）＞v（2～3）=v（12～13），

所以答案是：v（5～6）＞v（2～3）=v（12～13）；

⑤在5～6 min和15～16 min時反應溫度相同，在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大，但15～16 min時各組分的濃度都小，因此反應速率小，即v（5～6）＞v（15～16），

所以答案是：＞；在相同溫度時，該反應的反應物濃度越高，反應速率越大．

【考點精析】通過靈活運用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算，掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%即可以解答此題．