Question

將1mol氧氣和一定量的HCl放入2L的密閉容器中，420℃時，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：4HCl+O₂  2Cl₂+2H₂O．5分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡，將容器中的混合氣體通過過量NaOH溶液，消耗NaOH 2.0mol；再將剩余氣體干燥后通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O₂，溶液增重19.2g．
請回答下列問題：
（1）寫出平衡時，混合氣體通入NaOH溶液中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式．
（2）計算0～5分鐘時，Cl₂的平均生成速率是多少．
（3）計算平衡時HCl的轉(zhuǎn)化率．

Answer 1

分析：混合氣體通過過量NaOH溶液，消耗NaOH 2.0mol，根據(jù)鈉原子守恒可知n（NaCl）+n（NaClO）=0.2mol，再根據(jù)氯原子守恒可知原來HCl的物質(zhì)的量n（HCl）=0.2mol．將剩余氣體干燥后通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O₂，溶液增重19.2g為反應(yīng)剩余的氧氣的質(zhì)量．
（1）為可逆反應(yīng)，混合氣體中有HCl、Cl₂等，HCl與NaOH溶液反應(yīng)，生成氯化鈉與水．Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)，生成氯化鈉、次氯酸鈉與水．
（2）根據(jù)剩余氧氣的質(zhì)量，計算出生成的氯氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)v=

△c

△t

計算v（Cl₂）．
（3）根據(jù)剩余氧氣的質(zhì)量，計算出參加反應(yīng)的氯化氫的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率計算．

解答：解：反應(yīng)為可逆反應(yīng)，混合氣體中有HCl、Cl₂等，混合氣體通過過量NaOH溶液，HCl與NaOH溶液反應(yīng)，生成氯化鈉與水．Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)，生成氯化鈉、次氯酸鈉與水．共消耗NaOH 2.0mol，根據(jù)鈉原子守恒可知n（NaCl）+n（NaClO）=2mol，根據(jù)氯原子守恒可知原來HCl的物質(zhì)的量n（HCl）=2mol．
將剩余氣體干燥后通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O₂，溶液增重19.2g為反應(yīng)剩余的氧氣的質(zhì)量，所以剩余氧氣的物質(zhì)的量為

19.2g

32g/mol

=0.6mol．
（1）混合氣體中有HCl、Cl₂等，HCl與NaOH溶液反應(yīng)，生成氯化鈉與水，離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O．
Cl₂與NaOH溶液反應(yīng)，生成氯化鈉、次氯酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式為Cl₂+OH^-=Cl^-+ClO-+H₂O．
答：混合氣體通入NaOH溶液中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O；Cl₂+OH^-=Cl^-+ClO-+H₂O．
（2）4HCl+O₂  2Cl₂+2H₂O
開始（mol）：2    1             0    0
變化（mol）：1.6  1-0.6=0.4      0.8  0.8  
所以5分鐘內(nèi)，Cl₂的平均生成速率v（Cl₂）=

0.8mol 2L

5min

=0.08 mol?L^-1?min^-1．
答：5分鐘內(nèi)，Cl₂的平均生成速率0.08 mol?L^-1?min^-1．
（3）原來HCl的物質(zhì)的量n（HCl）=2mol．
由（2）可知參加反應(yīng)的氯化氫的物質(zhì)的量為1.6mol，
所以氯化氫的轉(zhuǎn)化率為

1.6mol

2mol

×100%=80%．
答：氯化氫的轉(zhuǎn)化率為80%．

點(diǎn)評：考查離子方程式的書寫、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡的計算，難度中等，關(guān)鍵利用守恒計算原來HCl的物質(zhì)的量．