Question

1．電石（主要成分為CaC₂，雜質為Ca₃P₂及CaS等）是重要的基本化工原料，主要用于生產乙炔氣．
（1）為探究碳化鈣合成機理，有學者認為可能存在以下5種反應（狀態已省略）：
①CaO+3C?CaC₂+CO平衡常數K₁
②CaO+C?Ca+CO平衡常數K₂
③Ca+2C?CaC₂平衡常數K₃
④2CaO+CaC₂?3Ca+2CO平衡常數K₄
⑤CaC₂?Ca+2C平衡常數K₅
相應圖象如下：

Ⅰ．其中屬于放熱反應的是③（填序號）；從平衡常數看，2700℃以上反應趨勢最小的是⑤⑤（填序號）．
Ⅱ．已知2000℃時，②CaO（s）+C（s）?Ca（g）+CO（g）△H₁=a kJ•mol^-1               ③Ca（g）+2C（s）?CaC₂（s）△H₂=b kJ•mol^-1
④2CaO（s）+CaC₂（s）?3Ca（g）+2CO（g）△H₃
則△H₃=2a-bkJ•mol^-1（用含a、b的代數式表示）
（2）目前工業上合成電石主要采用氧熱法．
已知：CaO（s）+3C（s）=CaC₂（s）+CO（g）△H=+464.1kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
若不考慮熱量耗散，物料轉化率均為100%，最終爐中出來的氣體只有CO．則為了維持熱平衡，每生產1molCaC₂，則投料的量為：1molCaO、7.2molC 及2.1molO₂．
（3）制乙炔后的固體廢渣主要成分為Ca（OH）₂，可用于制取漂白粉，則制取漂白粉的化學方程式為2Ca（OH）₂+2Cl₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；制乙炔的雜質氣體之一PH₃，經分離后與甲醛及鹽酸在70℃、Al（OH）₃催化的條件下，可合成THPC阻燃劑{[P（CH₂OH）₄]Cl }，該反應的化學方程式為PH₃+4HCHO+HCl$\frac{\underline{\;氫氧化鋁\;}}{70℃}$[P（CH₂OH）₄]Cl．

Answer 1

分析 （1）Ⅰ．溫度越高K值越小的反應是放熱反應；反應趨勢最小的是平衡常數曲線最平坦，由此分析解答；
Ⅱ．由反應，②CaO（s）+C（s）?Ca（g）+CO（g）△H₁=a kJ•mol^-1；③Ca（g）+2C（s）?CaC₂（s）△H₂=b kJ•mol^-1；根據蓋斯定律，目標反應的反應熱為：②×2-③得；
（2）若不考慮熱量耗散，物料轉化率均為100%，最終爐中出來的氣體只有CO．則為了維持熱平衡，所以每生產1molCaC₂，則投料的量為：1molCaO、而投入碳的量為：3mol+$\frac{464.1kJ}{110.5kJ•mo{l}^{-1}}$=7.2mol，氧氣的物質的量為：$\frac{464.1kJ}{110.5kJ•mo{l}^{-1}}$×$\frac{1}{2}$=2.1mol；
（3）制乙炔后的固體廢渣主要成分為Ca（OH）₂，可用于制取漂白粉，則制取漂白粉的化學方程式為2Ca（OH）₂+2Cl₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；制乙炔的雜質氣體之一PH₃，經分離后與甲醛及鹽酸在70℃、Al（OH）₃催化的條件下，可合成THPC阻燃劑{[P（CH₂OH）₄]Cl }，該反應的化學方程式為PH₃+4 HCHO+HCl $\frac{\underline{\;氫氧化鋁\;}}{70℃}$[P（CH₂OH）₄]Cl．

解答 解：（1）Ⅰ．溫度越高K值越小的曲線是③，所以③是放熱反應；反應趨勢最小的是平衡常數曲線最平坦是⑤，故答案為：③；⑤；（2分）；
Ⅱ．由反應，②CaO（s）+C（s）?Ca（g）+CO（g）△H₁=a kJ•mol^-1；③Ca（g）+2C（s）?CaC₂（s）△H₂=b kJ•mol^-1；根據蓋斯定律，目標反應的反應熱為：②×2-③得△H₃=（2a-b）kJ•mol^-1，故答案為：2a-b；
（2）若不考慮熱量耗散，物料轉化率均為100%，最終爐中出來的氣體只有CO．則為了維持熱平衡，所以每生產1molCaC₂，則投料的量為：1molCaO、而投入碳的量為：3mol+$\frac{464.1kJ}{110.5kJ•mo{l}^{-1}}$=7.2mol，氧氣的物質的量為：$\frac{464.1kJ}{110.5kJ•mo{l}^{-1}}$×$\frac{1}{2}$=2.1mol，故答案為：7.2；2.1；
（3）制乙炔后的固體廢渣主要成分為Ca（OH）₂，可用于制取漂白粉，則制取漂白粉的化學方程式為2Ca（OH）₂+2Cl₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；制乙炔的雜質氣體之一PH₃，經分離后與甲醛及鹽酸在70℃、Al（OH）₃催化的條件下，可合成THPC阻燃劑{[P（CH₂OH）₄]Cl }，該反應的化學方程式為PH₃+4 HCHO+HCl $\frac{\underline{\;氫氧化鋁\;}}{70℃}$[P（CH₂OH）₄]Cl，故答案為：2Ca（OH）₂+2Cl₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O；PH₃+4 HCHO+HCl $\frac{\underline{\;氫氧化鋁\;}}{70℃}$[P（CH₂OH）₄]Cl．

點評 本題考查學生化學平衡常數、蓋斯定律以、化學平衡移動的影響和化學方程式的書寫方面的知識，綜合性強，難度不大．