Question

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(duì)臭氧層的破壞．化學(xué)家研究在催化條件下，通過(guò)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(huì)生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點(diǎn)為 77℃，CHCl₃的沸點(diǎn)為 61.2℃．
（1）在密閉容器中，該反應(yīng)在某催化劑下進(jìn)行10h，測(cè)得如下數(shù)據(jù)（假設(shè)不考慮副反應(yīng)）．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	溫度℃	初始CCl4濃度	初始H2濃度	CCl4的轉(zhuǎn)化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為_(kāi)_____，在 110℃時(shí)平衡常數(shù)為_(kāi)_____．
②實(shí)驗(yàn)1中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率A______50%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③實(shí)驗(yàn)2中，10h后達(dá)到平衡，H₂的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_____．在此實(shí)驗(yàn)的平 衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，平衡將向______方向移動(dòng)．
④實(shí)驗(yàn)3中，B的值______（選填序號(hào)）．
A．等于50%   B．大于50%   C．小于50%  D．從本題資料，無(wú)法判斷．

Answer 1

【答案】分析：（1）①先根據(jù)平衡三段式計(jì)算出各物質(zhì)的平衡濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)的公式計(jì)算；
②先根據(jù)①的平衡常數(shù)利用平衡三段式計(jì)算出各物質(zhì)的平衡濃度，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式計(jì)算；
③根據(jù)速率概念和不同溫度下的平衡常數(shù)來(lái)判斷；
④根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響分析反應(yīng)熱量變化和平衡移動(dòng)來(lái)解答．
解答：解：（1）①實(shí)驗(yàn)2中，10h后達(dá)到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1         0          0
反應(yīng)（mol/L ） 0.5    0.5        0.5      0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5        0.5      0.5
則平衡常數(shù)為==1，故答案為：1；
②依據(jù)化學(xué)平衡的三段式列式計(jì)算：設(shè)四氯化碳轉(zhuǎn)化的濃度為a
               CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2       0           0
反應(yīng)（mol/L ） a          a         a          a
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a      a          a
則平衡常數(shù)為==1，所以a=0.48mol/L，則CCl₄的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%＞50%，故答案為：大于；
③實(shí)驗(yàn)2中，10h后達(dá)到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%
               CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1         1         0         0
反應(yīng)（mol/L ） 0.5       0.5       0.5      0.5
平衡（mol/L） 0.5        0.5       0.5      0.5
則H₂的平均反應(yīng)速率==0.05mol/L?h；
在此實(shí)驗(yàn)的平衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，依據(jù)等效平衡，平衡逆向進(jìn)行，故答案為：0.05mol/L?h；逆反應(yīng)；
④CCl₄+H₂ CHCl₃+HCl 此反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)，會(huì)生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點(diǎn)為 77℃，CHCl₃的沸點(diǎn)為 61.2℃．反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)，推斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)；所以溫度110°C降低到 100°C，平衡正向進(jìn)行，CCl₄轉(zhuǎn)化率大于50%；
故答案為：B．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的概念分析和計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡的三段式計(jì)算，反應(yīng)速率的概念計(jì)算應(yīng)用，題目難度較大．