Question

15．為妥善處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl₄，以減少其對臭氧層的破壞．化學(xué)家研究在催化條件下，通過下列反應(yīng)，使CCl₄轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl
此反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)，會生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃．
在密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得如下數(shù)據(jù)（假設(shè)不考慮副反應(yīng)）．

實驗 序號	溫度℃	初始CCl4濃度 （mol•L-1）	初始H2濃度（mol•L-1）	CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率
1	110	1	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

（1）此反應(yīng)在110℃時平衡常數(shù)為1．
（2）實驗l中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率A大于50%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）實驗3中，B的值D（選填序號）．
A．等于50%  B．大于50%    C．小于50%D．從本題資料，無法判斷
（4）120℃，在相同條件的密閉容器中，分別進(jìn)行H₂的初始濃度為2mol•L^-1和4mol•L^-1的實驗，測得反應(yīng)消耗CCl₄的百分率（x%）和生成物中CHCl₃，的百分含量（y%）隨時間（t）的變化關(guān)系如圖（圖中實線是消耗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）．在圖中的四條線中，表示H₂起始濃度為2mol•L^-1實驗的消耗CCl₄的百分率變化曲線是c（選填序號）．

Answer 1

分析 （1）實驗2中110℃平衡時CCl₄的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則其濃度變化量為0.5mol/L，則：
               CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g）
起始濃度（mol/L）：1       1      0        0
變化濃度（mol/L）：0.5     0.5    0.5      0.5
平衡濃度（mol/L）：0.5     0.5    0.5      0.5
再根據(jù)K=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)；
（2）實驗l中等效為在實驗2平衡的基礎(chǔ)上再加入0.2mol氫氣，平衡正向移動，CCl₄的轉(zhuǎn)化率大于實驗2中的轉(zhuǎn)化率；
（3）實驗3等效為在實驗2的基礎(chǔ)上降低溫度，由于不知道反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，還是放熱反應(yīng)，不能確定降低溫度平衡移動方向；
（4）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．

解答 解：（1）①因CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃，所以在110℃或100℃反應(yīng)時各物質(zhì)均為氣態(tài)，110℃時，實驗2達(dá)到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%，則其濃度變化量為0.5mol/L，則：
               CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g）
起始濃度（mol/L）：1       1      0        0
變化濃度（mol/L）：0.5     0.5    0.5      0.5
平衡濃度（mol/L）：0.5     0.5    0.5      0.5
平衡常數(shù)K=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
故答案為：1；
（2）實驗l中等效為在實驗2平衡的基礎(chǔ)上再加入0.2mol氫氣，平衡正向移動，CCl₄的轉(zhuǎn)化率大于實驗2中的轉(zhuǎn)化率，即實驗l中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率＞50%，故答案為：大于；
（3）實驗3等效為在實驗2的基礎(chǔ)上降低溫度，由于不知道反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，還是放熱反應(yīng)，不能確定降低溫度平衡移動方向，所以無法判斷轉(zhuǎn)化率的大小，故答案為：D；
（4）由圖象可知，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2mol/L時，消耗CCl₄的百分率變化曲線是c，故答案為：c．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)計算等，難度中等，注意掌握三段式計算與平衡常數(shù)的應(yīng)用．