Question

6．（1）用O₂將HCl轉(zhuǎn)化為Cl₂，可提高效益，減少污染．傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過(guò)如圖所示的催化劑循環(huán)實(shí)現(xiàn)，其中，
反應(yīng)①2HCl（g）+CuO（s）═H₂O（g）+CuCl₂（s）△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4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）（反應(yīng)熱△H用含△H₁和△H₂的代數(shù)式表示）．
（2）在容積為1L的密閉容器中，通入一定量的N₂O₄，發(fā)生反應(yīng)N₂O₄（g）?2NO₂（g），隨溫度升高，混合氣體的顏色變深．回答下列問(wèn)題：
 ①該反應(yīng)的△H＞0（填“＞”或“＜”）；100℃時(shí)，體系中各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如下表所示．在0～60s時(shí)段，反應(yīng)速率v（N₂O₄）為0.001mol•L^-1•s^-1；40s時(shí)C₂＞0.10mol/L（填“＞”或“＜”）．
 ②100℃時(shí)達(dá)平衡后，改變反應(yīng)溫度為T(mén)，c（N₂O₄）以0.0020mol•L^-1•s^-1的平均速率降低，經(jīng)10s又達(dá)到平衡．則T＞100℃（填“＞”或“＜”）．
 ③計(jì)算溫度T時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.28mol/L．
（3）溫度T時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡后，將反應(yīng)容器的容積減少一半．平衡向逆反應(yīng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動(dòng)，N₂O₄的轉(zhuǎn)化率減小（填“增大”或“減小”）．

時(shí)間（s）	0	20	40	60	80
N2O4濃度 （mol/L）	0.10	0.06	C1	0.04	0.04
NO2濃度 （mol/L）	0	0.08	C2	0.12	0.12

Answer 1

分析 （1）由圖示可知，整個(gè)過(guò)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隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此判斷；反應(yīng)速率利用公式v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算得到；20s到40s的平均速率為：$\frac{0.12-0.08}{40}$=0.001mol/L，而隨時(shí)間的推移濃度減少，反應(yīng)速率減慢，所以40s時(shí)C₂ 大于0.10mol/L；
②N₂O₄的濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，由于正反應(yīng)方向吸熱，T＞100℃；
③計(jì)算T℃時(shí)兩種物質(zhì)的濃度，計(jì)算得到化學(xué)平衡常數(shù)；
（3）反應(yīng)容器的容積減少一半，壓強(qiáng)增大，根據(jù)反應(yīng)前后氣體體積大小判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向．

解答 解：（1）由圖示可知，整個(gè)過(guò)程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
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：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）；
（2）①隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即△H＞0；0～60s時(shí)段，N₂O₄濃度變化為：0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，v（N₂O₄）=$\frac{0.06mol/L}{60s}$=0.0010mol•L^-1•s^-1；而隨時(shí)間的推移濃度減少，反應(yīng)速率減慢，所以40s時(shí)C₂ 大于0.10mol/L，
故答案為：＞；0.0010mol•L^-1•s^-1；＞；
②N₂O₄的濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，由于正反應(yīng)方向吸熱，T＞100℃，故答案為：大于；c（N₂O₄）降低平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故溫度升高；
③平衡時(shí)，c（NO₂）=0.120mol•L^-1+0.0020mol•L^-1•s^-1×10s×2=0.16mol•L^-1，c（N₂O₄）=0.040mol•L^-1-0.0020mol•L^-1•s^-1×10s=0.020mol•L^-1，K₂=$\frac{（0.16mol/L）^{2}}{0.020mol/L}$=1.28mol/L，故答案為：1.28mol/L；
（3）反應(yīng)容器的容積減少一半，壓強(qiáng)增大，正反應(yīng)方向氣體體積增大，增大壓強(qiáng)向著氣體體積減小的方向移動(dòng)，N₂O₄的轉(zhuǎn)化率減小，故答案為：逆反應(yīng)；減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡表格、影響平衡的因素、平衡常數(shù)影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算等，難度不大．