Question

11．用Cl₂生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl．利用反應A，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用．反應A：4HCl（g）+O₂（g）$?_{400℃}^{催化劑}$ 2Cl₂（g）+2H₂O（g）．
（1）研究表明反應A通過如圖1所示的催化劑循環(huán)實現(xiàn)．
反應①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（g）△H₁
反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，則A反應的反應熱表示為2（△H₁+△H₂）．（用△H₁和△H₂表示）．
（2）反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，且部分化學鍵斷裂示意圖如圖2：
①H₂O的電子式是，反應A的熱化學方程式是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-O 鍵比HCl中H-Cl鍵強（填“強”或“弱”）．
（3）新型RuO₂催化劑對上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl₂的總反應具有更好的催化活性．實驗測得在一定壓強下，總反應的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的ɑ_HCl-T曲線如圖3所示，若壓縮體積使壓強增大，畫出相應ɑ_HCl-T曲線的示意圖，并簡要說明理由增大壓強，平衡向正反應方向移動，α_HCl增大，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大．

Answer 1

分析 （1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，則反應熱化學方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應的熱化學方程式；
（2）①共價化合物的電子式由對應原子的電子式組成，并要表示出兩原子之間的共用電子對情況；反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，依據(jù)熱化學方程式書寫方法，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應焓變寫出；
②反應熱△H=反應物總鍵能-生成物的總鍵能，據(jù)此計算H-O鍵與H-Cl鍵的鍵能差，進而計算斷開1mol H-O鍵與斷開1mol H-Cl鍵所需能量差；
（3）正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡向正反應方向移動，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大．

解答 解：（1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，則反應熱化學方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應的熱化學方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），
故答案為：2（△H₁+△H₂）；
（2）①H₂O是共價化合物，是由原子和氫原子形成共價鍵，電子式為，依據(jù)反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應的熱化學方程式為：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A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應熱△H=反應物總鍵能-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；
故答案為：32；強；
（3）正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡向正反應方向移動，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大，故壓縮體積使壓強增大，畫相應α_HCl～T曲線的示意圖為，
故答案為：，增大壓強，平衡向正反應方向移動，α_HCl增大，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大．

點評 本題比較綜合，涉及熱化學方程式書寫、化學平衡及平衡常數(shù)影響因素等，較好的考查的分析解決問題的能力，難度中等．