Question

为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl₄，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化条件下，通过下列反应，使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．CCl₄+H₂ 

催化剂

△

 CHCl₃+HCl    此反应伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸点为 77℃，CHCl₃的沸点为 61.2℃．
（1）在密闭容器中，该反应在某催化剂下进行10h，测得如下数据（假设不考虑副反应）．

实验序号	温度℃	初始CCl4浓度（mol?L-1）	初始H2浓度（mol?L-1）	CCl4的转化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①此反应的化学平衡常数表达式为

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

，在 110℃时平衡常数为

1

．
②实验1中，CCl₄的转化率A

大于

50%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③实验2中，10h后达到平衡，H₂的平均反应速率为

0.05mol/L?h

．在此实验的平 衡体系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，平衡将向

逆反应

方向移动．
④实验3中，B的值

B

（选填序号）．
A．等于50%  　B．大于50%  　C．小于50%  D．从本题资料，无法判断．

Answer 1

分析：（1）①先根据平衡三段式计算出各物质的平衡浓度，再根据平衡常数的公式计算；
②先根据①的平衡常数利用平衡三段式计算出各物质的平衡浓度，再根据转化率的公式计算；
③根据速率概念和不同温度下的平衡常数来判断；
④根据外界条件对化学平衡的影响分析反应热量变化和平衡移动来解答．

解答：解：（1）①实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1         0          0
反应（mol/L ） 0.5    0.5        0.5      0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5        0.5      0.5
则平衡常数为

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1，故答案为：1；
②依据化学平衡的三段式列式计算：设四氯化碳转化的浓度为a
               CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2       0           0
反应（mol/L ） a          a         a          a
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a      a          a
则平衡常数为

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

=

a×a

(0.8-a)(1.2-a)

=1，所以a=0.48mol/L，则CCl₄的转化率为

0.48

0.8

×100%=60%＞50%，故答案为：大于；
③实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%
               CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1         1         0         0
反应（mol/L ） 0.5       0.5       0.5      0.5
平衡（mol/L） 0.5        0.5       0.5      0.5
则H₂的平均反应速率=

0.5mol/L

10h

=0.05mol/L?h；
在此实验的平衡体系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，依据等效平衡，平衡逆向进行，故答案为：0.05mol/L?h；逆反应；
④CCl₄+H₂

催化剂

△

CHCl₃+HCl 此反应伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸点为 77℃，CHCl₃的沸点为 61.2℃．反应是熵增加的反应，推断反应是放热反应；所以温度110°C降低到 100°C，平衡正向进行，CCl₄转化率大于50%；
故答案为：B．

点评：本题考查了化学平衡常数的概念分析和计算应用，化学平衡的三段式计算，反应速率的概念计算应用，题目难度较大．