Question

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在活性炭催化下合成．
（1）氯氣工業(yè)上來源于氯堿工業(yè)，氯堿工業(yè)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和H₂，已知CH₄、H₂和CO的燃燒熱（△H）分別為-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol和-283.0kJ/mol，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

 

；
（3）COCl₂的分解反應(yīng)為COCl₂（g）?Cl₂（g）+CO（g）△H=+108kJ/mol．反應(yīng)體系達(dá)到平衡后，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濃度變化曲線未標(biāo)出）：
①計(jì)算反應(yīng)在第8min時(shí)的平衡常數(shù)K=

 

（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字）．
②比較第2min反應(yīng)溫度T（2）與第8min反應(yīng)溫度（T8）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）=

 

mol/L；
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（l2-13）表示]的大小

 

；
⑤反應(yīng)物COCl₂在5-6min和15-16min時(shí)平均反應(yīng)速率的大小為：V（5-6）＞V（15-16），原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電；
（2）根據(jù)CH₄、H₂、和CO的燃燒熱分別寫出燃燒的熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律書寫該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（3）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=

c(CO)．c(Cl2)

c(COCl2)

；
 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)；
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，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算c（COCl₂）；
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；
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�。�

解答： 解：（1）用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）根據(jù)CH₄、H₂、和CO的燃燒熱分別寫出燃燒的熱化學(xué)方程式：
①O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（L）△H=-571.6kJ?mol ^-1；
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（L）△H=-890.3kJ?mol^-1；
③2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.03kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律將②-①-③可得：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）；△H=+247.3 kJ?mol ^-1，
故答案為：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）；△H=+247.3 kJ?mol ^-1；
（3）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=

c(CO)．c(Cl2)

c(COCl2)

=

0.085×0.11

0.04

=0.23，故答案為：0.23；
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），
故答案為：＜；
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：

0.06×0.12

c(COCl2)

=0.23，解得c（COCl₂）=0.031mol/L，故答案為：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），故答案為：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），故答案為：在相同溫度時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)物的濃度越高，反應(yīng)速率越大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較綜合，涉及電解原理、蓋斯定律、化學(xué)平衡移動(dòng)等知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)是化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算，理解圖象中曲線變化趨勢及曲線變化可能改變的條件是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合平衡常數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，題目難度中等．