Question

6．用Cl₂生產(chǎn)含氯有機(jī)物時(shí)會(huì)產(chǎn)生HCl．利用反應(yīng)4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）可實(shí)現(xiàn)氯的循環(huán)利用．
完成下列填空：
（1）上述反應(yīng)中所有元素原子半徑由大到小的順序?yàn)镃l＞O＞H．
與氯元素同族的短周期元素原子最外層電子排布式為1s²2s²2p⁵．
（2）判斷氯、溴非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)是bc（選填序號(hào)）．
a．熔點(diǎn)：Cl₂＜Br₂  b．氧化性：Cl₂＞Br₂c．熱穩(wěn)定性：HCl＞HBr   d．酸性：HCl＜HBr
（3）上述反應(yīng)若在固定體積的密閉容器中發(fā)生，能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡的是b（選填序號(hào)）．
a．2ν（HCl）_正=ν（Cl₂）_逆                 b．體系壓強(qiáng)不再改變
c．混合氣體密度不變                d．$\frac{{c}^{2}（C{l}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（HCl）•c（{O}_{2}）}$=K
（4）若反應(yīng)容器容積為2L，4molHCl與1molO₂混合氣體反應(yīng)至8min時(shí)，測(cè)得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小了10%，則用HCl表示的該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為0.125mol/（L．min）．

（5）圖是在4種不同投料比下，溫度對(duì)HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線．（$\frac{n（HCl）}{n（{O}_{2}）}$）=1，2，4，6）
①曲線a對(duì)應(yīng)的投料比$\frac{n（HCl）}{n（{O}_{2}）}$=6：1．
②不改變投料比，使曲線b達(dá)到曲線d相同的HCl平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有降低溫度；增大壓強(qiáng)．
③投料比為2：1、溫度為400℃時(shí)，平衡混合氣中Cl₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是30.8%．

Answer 1

分析 （1）電子層越多，原子半徑越大，同周期原子序數(shù)大的原子半徑��；與氯元素同族的短周期元素原子為F，核外有9個(gè)電子；
（2）非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)氫化物越穩(wěn)定，單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，與物理性質(zhì)、無(wú)氧酸的酸性無(wú)關(guān)；
（3）利用化學(xué)平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判斷；
（4）4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g） 
開(kāi)始 4          1                          
轉(zhuǎn)化 4x          x        2x       2x          
8min4-4x        1-x       2x      2x    
測(cè)得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小了10%，則$\frac{4+1}{5-x}$=$\frac{1}{0.9}$，解得x=0.5，結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（5）①在其他條件不變時(shí)，O₂的量越大，HCl的轉(zhuǎn)化率越大；
②由圖可知，當(dāng)HCl的轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，溫度由低到高對(duì)應(yīng)的投料比為4：1、2：1、1：1，由此可確定溫度與投料比的關(guān)系，且增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大；
③依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算得到．

解答 解：（1）電子層越多，原子半徑越大，同周期原子序數(shù)大的原子半徑小，則原子半徑為Cl＞O＞H；與氯元素同族的短周期元素原子為F，核外有9個(gè)電子，核外電子排布式為1s²2s²2p⁵，
故答案為：Cl＞O＞H；1s²2s²2p⁵；
（2）氯、溴非金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)是單質(zhì)的氧化性、氫化物的穩(wěn)定性，與熔點(diǎn)、無(wú)氧酸的酸性無(wú)關(guān)，故答案為：bc；
（3）a．2ν（HCl）_正=ν（Cl₂）_逆，正逆反應(yīng)速率不等，只有不同物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
 b．恒容時(shí)，壓強(qiáng)為變量，則體系壓強(qiáng)不再改變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
c．氣體的質(zhì)量、體積不變，則密度不變，可知混合氣體密度不變不能判斷平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；                
d．反應(yīng)不變，$\frac{{c}^{2}（C{l}_{2}）•{c}^{2}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（HCl）•c（{O}_{2}）}$=K不變，不能判斷平衡，故D錯(cuò)誤；
故答案為：b；
（4）4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g） 
開(kāi)始 4          1                          
轉(zhuǎn)化 4x          x        2x       2x          
8min4-4x        1-x       2x      2x    
測(cè)得容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小了10%，則$\frac{4+1}{5-x}$=$\frac{1}{0.9}$，解得x=0.5，
則用HCl表示的該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為$\frac{\frac{0.5mol×4}{2L}}{8min}$=0.125mol/（L．min），
故答案為：0.125mol/（L．min）；
（2）①在其他條件不變時(shí)，O₂的量越大，HCl的轉(zhuǎn)化率越大，由此可確定a為6：1，b為4：1，c為2：1，d為1：1，故答案為：6：1；                 
②由圖可知，當(dāng)HCl的轉(zhuǎn)化率相同時(shí)，溫度由低到高對(duì)應(yīng)的投料比為4：1、2：1、1：1，由此可確定溫度與投料比的關(guān)系是：投料比越高達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需的溫度越低，則使曲線b達(dá)到曲線d相同的HCl平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有降低溫度，且增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，或加壓等，
故答案為：降低溫度；增大壓強(qiáng)；         
③由圖可讀出投料比為2：1、溫度為400℃時(shí)，HCl的轉(zhuǎn)化率為80%，設(shè)投入的HCl為2 mol，O₂為1 mol，由此可建立三段式：
                4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）
n（起始）/mol    2       1         0         0 
n（轉(zhuǎn)化）/mol   1.6       0.4       0.8     0.8 
n（平恒）/mol   0.4       0.6       0.8     0.8 
所以平衡混合氣中Cl₂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.8mol}{0.4mol+0.6mol+0.8mol+0.8mol}$×100%=30.8%，
故答案為：30.8%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算及原子結(jié)構(gòu)與周期律，為高頻考點(diǎn)，把握化學(xué)平衡三段法計(jì)算、平衡狀態(tài)判定、原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．