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)實(shí)驗(yàn)室中常用來制備氯氣的化學(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，已知CH₄、H₂和CO的燃燒熱(ΔH)分別為-890.3 kJ·mol^-1、-285.8 kJ·mol^-1和

-283.0 kJ·mol^-1，則生成1 m³(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO所需熱量為______________；

(3)COCl₂的分解反應(yīng)為COCl₂(g)====Cl₂(g)+CO(g)   ΔH=+108 kJ·mol^-1。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圖所示(第10 min到14 min的COCl₂濃度變化曲線未表示出)：

①計(jì)算反應(yīng)在第8 min時(shí)的平衡常數(shù)K=__________；

②比較第2 min反應(yīng)溫度T(2)與第8 min反應(yīng)溫度T(8)的高低：T(2)_____

T(8)(填“<”“>”或“=”)；

③若12 min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^-1；

④比較反應(yīng)物COCl₂在5 min～6 min和15 min～16 min時(shí)平均反應(yīng)速率的大小:v(5～6)_____v(15～16)(填“<”“>”或“=”)，原因是______________

_________________________________________________________________。

Answer 1

(1)實(shí)驗(yàn)室一般用濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制取氯氣；

(2)CH₄(g)+CO₂(g)====2CO(g)+2H₂(g)  ΔH=反應(yīng)物的燃燒熱-2×產(chǎn)物的燃燒熱=+247.3 kJ·mol^-1，也就是生成2 mol CO需要吸熱247.3 kJ，那么要得到1 m³的CO，吸熱為(1 000 L/22.4 L·mol^-1)×247.3 kJ·mol^-1/2≈5.52×10³ kJ。

(3)①根據(jù)平衡常數(shù)K計(jì)算公式代入即可求出。

②由圖可看出，由T(2)平衡到T(8)平衡，反應(yīng)物COCl₂的濃度減小，產(chǎn)物濃度增大，且4 min時(shí)物質(zhì)的濃度連續(xù)增大或減小，說明是升高溫度使平衡正向移動(dòng)，T(2)<T(8)。

③8 min和12 min時(shí)的平衡溫度相同，平衡常數(shù)相同，所以

可計(jì)算c(COCl₂)≈0.031 mol·L^-1。

④從圖中曲線變化的斜率可看出單位時(shí)間內(nèi)5 min～6 min時(shí)濃度改變大于

15 min～16 min時(shí)濃度改變。

答案：(1)MnO₂+4HCl(濃) MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O

(2)5.52×10³ kJ

(3)①0.234      ②<     ③0.031

④> 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