Question

【題目】近年來，隨著聚酯工業的快速發展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。回答問題：

(1)Deacon發明的直接氧化法為：4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)。如圖為剛性容器中，進料濃度比c(HCl)：c(O2)分別等于1：1、4：1、7：1時HCl平衡轉化率隨溫度變化的關系：可知反應平衡常數K（300℃）_________K（400℃）（填“大于”或“小于”）。設HCl初始濃度為c0，根據進料濃度比的數據計算c(HCl)：c(O2) = 1：1的數據計算K（400℃）=________________（列出計算式即可）。按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率，同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)：c(O2) 過低、過高的不利影響分別___________________________、____________________________。

(2)在一定溫度的條件下，進一步提高HCl的轉化率的方法是__________________________、___________________________________。（寫出2種）

Answer 1

【答案】大于 c(HCl)：c(O2)過低，說明氧氣過量，則生成的氯氣中會混入氧氣，而不易分離 c(HCl)：c(O2)過高，說明氯化氫過量，則氯化氫的轉化率減小 增加反應體系壓強 及時除去產物

【解析】

(1)由圖像可知，溫度升高，HCl的平衡轉化率減小，即該反應逆向移動，說明高溫下，K減小，；

(2)4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)是氣體體積減小的反應，故增加反應體系壓強、及時除去產物可以提高HCl的轉化率。

(1)由圖像可知，溫度升高，HCl的平衡轉化率減小，即該反應逆向移動，說明高溫下，K減小，故K（300℃）大于K（400℃）；c（O2）相等時，c（HCl）越小，HCl的轉化率越大，400℃時，當c(HCl)：c(O2) = 1：1時，HCl的平衡轉化率為84%

4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)

起始 c0 c0 0 0

轉化 0.84 c0 0.21 c0 0.42 c0 0.42 c0

平衡（1-0.84）c0 （1-0.21）c0 0.42 c0 0.42 c0

K（400℃）==；c(HCl)：c(O2)過低，說明氧氣過量，則生成的氯氣中會混入氧氣，而不易分離；c(HCl)：c(O2)過高，說明氯化氫過量，則氯化氫的轉化率減小；

（2）4HCl(g) + O2(g) 2Cl2(g) +2H2O(g)是氣體體積減小的反應，故增加反應體系壓強、及時除去產物可以提高HCl的轉化率。