Question

19．用O₂將HCl轉(zhuǎn)化為Cl₂，可提高效益，減少污染，
（1）傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如圖所示的催化劑循環(huán)實現(xiàn)，其中，反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（g）△H₁反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（g）+Cl₂（g），△H=（△H₁+△H₂）kJ/mol，（反應(yīng)熱用△H₁和△H₂表示）．
（2）新型RuO₂催化劑對上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl₂的總反應(yīng)具有更好的催化活性，
①實驗測得在一定壓強下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的a_HCl-T曲線如圖，則總反應(yīng)的△H＜0，（填“＞”、“﹦”或“＜”）；A、B兩點的平衡常數(shù)K（A）與K（B）中較大的是K（A）．
②在上述實驗中若壓縮體積使壓強增大，畫出相應(yīng)a_HCl-T（HCl的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系）曲線的示意圖，并簡要說明理由：增大壓強，平衡右移，ɑ_HCl增大，相同溫度下，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大．
③下列措施中有利于提高a_HCl的有BD．
A、增大n（HCl）       B、增大n（O₂）   C、使用更好的催化劑     D、移去H₂O
（3）一定條件下測得反應(yīng)過程中n（Cl₂）的數(shù)據(jù)如下：

t（min）	0	2.0	4.0	6.0	8.0
n（Cl2）/10-3mol	0	1.8	3.7	5.4	7.2

計算2.0～6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率（以mol•min^-1為單位，寫出計算過程）．
（4）Cl₂用途廣泛，寫出用Cl₂制備漂白粉的化學(xué)方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則反應(yīng)熱化學(xué)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(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）①由圖可知，溫度越高，平衡時HCl的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動；
②正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，相同溫度下HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大；
③改變措施有利于提高α_HCl，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，注意不能只增加HCl的濃度；
（3）根據(jù)v=$\frac{△n}{△t}$計算2.0～6.0min內(nèi)v（Cl₂），再利用速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比計算v（HCl）；
（4）氯氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、次氯酸鈣與水．

解答 解：（1）根據(jù)圖象信息，箭頭指向的是生成物可寫出反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，則①+②可得總反應(yīng)2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（g）+Cl₂（g），△H=△H₁+△H₂，故答案為：2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）?H₂O（g）+Cl₂（g），△H=（△H₁+△H₂）kJ/mol；
（2）①根據(jù)圖1、2可知隨著溫度的升高，a_HCl減小，說明升高溫度，平衡向逆向移動，則可知逆反應(yīng)吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故△H＜0，同時由于升高溫度，平衡逆移，則生成物減少，溫度是B點大于A點，所以平衡常數(shù)K（A）＞K（B）；故答案為：＜；K（A）；
②同時由于該總反應(yīng)是氣體系數(shù)減小的反應(yīng)，所以，壓縮體積使壓強增大，一定溫度下，平衡應(yīng)正向移動，ɑ_HCl應(yīng)較題目實驗狀態(tài)下為大，所以可得曲線圖：；故答案為：增大壓強，平衡右移，ɑ_HCl增大，相同溫度下，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大；
③A、增大n（HCl），平衡正向移動，但是平衡移動使HCl減少的趨勢小于增加HCl使增大的趨勢，所以HCl的轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；
B、增大n（O₂），反應(yīng)物的濃度增大，平衡向正向移動，HCl轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C、使用更好的催化劑，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，實驗HCl的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；
D、移去H₂O，及減小了生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，HCl轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；
故答案為：BD．
（3）題目中給出的是n（Cl₂）的數(shù)據(jù)，要求的是以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率，所以根據(jù)方程式進行計算，注意是2.0～6.0min內(nèi)的速率，單位是mol•min^-1：設(shè)2.0～6.0min內(nèi)，HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n，則：
2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）+Cl₂（g）
2                           1
n             （5.4-1.8）×10^-3mol
解得 n=7.2×10^-3mol，
所以v（HCl）=$\frac{7.2×1{0}^{-3}mol}{（6.0-2.0）min}$═1.8×10^-3mol/min，故答案為：1.8×10^-3mol/min；
（4）Cl₂與石灰乳發(fā)生反應(yīng)制取漂白粉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，故答案為：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

點評 本題比較綜合，涉及熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡及平衡常數(shù)影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率的計算等，（3）中注意用單位時間內(nèi)物質(zhì)的量變化表示速率，較好的考查的分析解決問題的能力，難度中等．