Question

用Cl2生產某些含氯有機物時會產生副產物HCl。利用反應A，可實現氯的循環利用。

反應A：4HCl＋O22Cl2＋2H2O

(1)已知：ⅰ.反應A中，4 molHCl被氧化，放出115.6 kJ的熱量。

ⅱ.

 

①H2O的電子式是________。

②反應A的熱化學方程式是______________________________________。

③斷開1 mol H—O鍵與斷開1 mol H—Cl鍵所需能量相差約為________kJ，H2O中H—O鍵比HCl中H—Cl鍵(填“強”或“弱”)________。

(2)對于反應A，下圖是在4種投料比[n(HCl)：n(O2)，分別為1：1、2：1、4：1、6：1]下，反應溫度對HCl平衡轉化率影響的曲線。

 

①曲線b對應的投料比是________。

②當曲線b、c、d對應的投料比達到相同的HCl平衡轉化率時，對應的反應溫度與投料比的關系是______________________________。

③投料比為2：1、溫度為400℃時，平衡混合氣中Cl2的物質的量分數是________。

 

Answer 1

②4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)

ΔH＝－115.6 kJ/ mol

③32　強

(2)①4：1

②投料比越高，對應的反應溫度越低

③30.8%

【解析】(1)③設H—O鍵的鍵能為x，H—Cl鍵的鍵能為y，則有－115.6＝－2×243－4x＋4y＋498，化簡得x－y＝31.9，即斷開1 mol H—O鍵與斷開1 mol H—Cl鍵所需能量相差約為32 kJ，H2O中H—O鍵比HCl中H—Cl鍵強。

(2)①同一溫度下，O2的濃度越大，HCl的平衡轉化率越高，故曲線a、d分別對應n(HCl)：n(O2)為6：1、1：1的情況，曲線b對應的投料比是4：1。

②在圖上作一平行于溫度軸的直線與曲線b、c、d相交，可以看出，當不同投料比下HCl的平衡轉化率相同時，曲線b對應的溫度最低，曲線d對應的溫度最高。則可得出結論：投料比越高，對應的反應溫度越低。

③此時HCl的平衡轉化率為80%。設反應開始時n(HCl)＝2a mol，n(O2)＝a mol。

4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)

起始 2a mol a mol 0 0

轉化 1.6a mol 0.4a mol 0.8a mol 0.8a mol

平衡 0.4a mol 0.6a mol 0.8a mol 0.8a mol

則平衡混合氣體中Cl2的物質的量分數是

×100%≈30.8%。