Question

【題目】光氣（COCl2）在塑料、制革、制藥等工業(yè)中有許多用途，工業(yè)上采用高溫下CO與Cl2在活性碳催化下合成．
（1）實(shí)驗(yàn)室中常用來(lái)制備氯氣的化學(xué)方程式為；
（2）工業(yè)上利用天然氣（主要成分為CH4）與CO2進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)狀況）CO所需熱量為；
（3）實(shí)驗(yàn)室中可用氯仿（CHCl3）與雙氧水直接反應(yīng)制備光氣，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為；
（4）COCl2的分解反應(yīng)為COCl2（g）═Cl2（g）+CO（g）△H=+108 kJmol﹣1 ． 反應(yīng)體系平衡后，各物質(zhì)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(jì)算反應(yīng)在第8min時(shí)的平衡常數(shù)K=；
②比較第2min反應(yīng)溫度T（2）與第8min反應(yīng)溫度T（8）的高低：T（2） T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）；
③若12min時(shí)反應(yīng)于溫度T（8）下重新達(dá)到平衡，則此時(shí)c（COCl2）=molL﹣1
④比較產(chǎn)物CO在2﹣3min、5﹣6min和12﹣13min時(shí)平均反應(yīng)速率[平均反應(yīng)速率分別以v（2﹣3）、v（5﹣6）、v（12﹣13）表示]的大小；
⑤比較反應(yīng)物COCl2在5﹣6min和15﹣16min時(shí)平均反應(yīng)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(shí),該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高,反應(yīng)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(yīng)方程式為：MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O，

所以答案是：MnO2+4HCl（濃） MnCl2+Cl2↑+2H2O；（2）根據(jù)CH4、H2、和CO的燃燒熱，可得熱化學(xué)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(jù)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(jià)，COCl2中碳為+4價(jià)，故H2O2中氧元素化合價(jià)由﹣1價(jià)降低為﹣2價(jià)，生成H2O，由電子轉(zhuǎn)移守恒與原子守恒可知，CHCl3、H2O2、COCl2、H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1：1：1：1，根據(jù)原子守恒故含有HCl生成，故反應(yīng)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(shí)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(yīng)溫度變?yōu)榈?min反應(yīng)溫度時(shí)，生成物濃度增大、反應(yīng)物濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，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(shù)不變，與8min到達(dá)平衡時(shí)的平衡常數(shù)相同，由圖可知，12min時(shí)到達(dá)平衡時(shí)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(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義，可知反應(yīng)在2～3 min和12～13 min處于平衡狀態(tài)，CO的平均反應(yīng)速率為0，在5～6min時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故CO的平均反應(yīng)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(shí)反應(yīng)溫度相同，在相同溫度時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大，但15～16 min時(shí)各組分的濃度都小，因此反應(yīng)速率小，即v（5～6）＞v（15～16），

所以答案是：＞；在相同溫度時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大．

【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計(jì)算，掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)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(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%即可以解答此題．