Question

11．用Cl₂生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HC1．利用反應(yīng)A，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用．反應(yīng)A：4HCl+O₂$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl₂+2H₂O
（1）已知：Ⅰ、反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量．
Ⅱ、 
①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1mol H-O 鍵與斷開 1mol H-Cl 鍵所需能量相差約為32kJ，H₂O中H-0 鍵比HCl中H-Cl鍵（填“強(qiáng)”或“弱”）強(qiáng)．
（2）合成氨工廠常通過測定反應(yīng)前后混合氣體的密度來確定氨的轉(zhuǎn)化率．某工廠測得合成塔中N₂、H₂混合氣體的密度為0.5536g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），從合成塔中出來的混合氣體在相同條件下密度為0.693g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．該合成氨廠N₂的轉(zhuǎn)化率為25%．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)焓變寫出；
②反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計算H-O鍵與H-Cl鍵的鍵能差，進(jìn)而計算斷開1mol H-O鍵與斷開1mol H-Cl鍵所需能量差；
（2）先根據(jù)M=ρVm計算混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，根據(jù)十字交叉法計算反應(yīng)前混合氣體中N₂和H₂的體積比，然后根據(jù)M=ρVm=$\frac{m}{n}$求出轉(zhuǎn)化率．

解答 解：（1）①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1mol H-O鍵與斷開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)；
（2）設(shè)反應(yīng)前混合氣體中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，氫氣物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為（1-x），依題意得：
  28x+2（1-x）=0.5536×22.4    解得x=0.4
  所以N₂、H₂的物質(zhì)的量之比為2：3
設(shè)起始N₂的物質(zhì)的量為2mol，H₂為3 mol，N₂的轉(zhuǎn)化量為y
          N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始（mol） 2     3         0
轉(zhuǎn)化（mol） y     3y        2y
平衡（mol） 2-y   3-3y      2y
總物質(zhì)的量=2-y+3-3y+2y=（5-2y）mol
$\frac{（28×2+2×3）}{（5-2y）}$=0.693×22.4（左右都是反應(yīng)后氣體的摩爾質(zhì)量）
  y=0.5 mol
所以N₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.5}{2}$×100%=25%，
故答案為：25%．

點評 本題考查了焓變等于反應(yīng)物的鍵能和減去生成物的鍵能和、熱化學(xué)方程式的書寫，以及混合物計算注意利用三段式解答，題目難度中等．