Question

11．用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl．利用反应A，可实现氯的循环利用．反应A：4HCl（g）+O₂（g）$?_{400℃}^{催化剂}$ 2Cl₂（g）+2H₂O（g）．
（1）研究表明反应A通过如图1所示的催化剂循环实现．
反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（g）△H₁
反应②生成1molCl₂（g）的反应热为△H₂，则A反应的反应热表示为2（△H₁+△H₂）．（用△H₁和△H₂表示）．
（2）反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，且部分化学键断裂示意图如图2：
①H₂O的电子式是，反应A的热化学方程式是4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol．
②断开1mol H-O键与断开 1mol H-Cl 键所需能量相差约为32kJ，H₂O中H-O 键比HCl中H-Cl键强（填“强”或“弱”）．
（3）新型RuO₂催化剂对上述HCl转化为Cl₂的总反应具有更好的催化活性．实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的ɑ_HCl-T曲线如图3所示，若压缩体积使压强增大，画出相应ɑ_HCl-T曲线的示意图，并简要说明理由增大压强，平衡向正反应方向移动，α_HCl增大，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大．

Answer 1

分析 （1）由图示可知，整个过程为：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反应②生成1molCl₂（g）的反应热为△H₂，则反应热化学方程式为：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根据盖斯定律（①+②）×2可得总反应的热化学方程式；
（2）①共价化合物的电子式由对应原子的电子式组成，并要表示出两原子之间的共用电子对情况；反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变写出；
②反应热△H=反应物总键能-生成物的总键能，据此计算H-O键与H-Cl键的键能差，进而计算断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量差；
（3）正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大．

解答 解：（1）由图示可知，整个过程为：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反应②生成1molCl₂（g）的反应热为△H₂，则反应热化学方程式为：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根据盖斯定律（①+②）×2可得总反应的热化学方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），
故答案为：2（△H₁+△H₂）；
（2）①H₂O是共价化合物，是由原子和氢原子形成共价键，电子式为，依据反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应的热化学方程式为：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol，
故答案为：；4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
②E（H-O）、E（HCl）分别表示H-O键能、H-Cl键能，反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应热△H=反应物总键能-生成物的总键能，故：4×E（H-Cl）+498kJ/mol-[2×243kJ/mol+4×E（H-O）]=-115.6kJ/mol，整理得，4E（H-Cl）-4E（H-O）=-127.6kJ/mol，即E（H-O）-E（HCl）=31.9kJ/mol，
故断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量相差约为31.9kJ/mol×1mol=31.9kJ≈32kJ，所以H₂O中H-O 键比HCl中H-Cl键强；
故答案为：32；强；
（3）正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大，故压缩体积使压强增大，画相应α_HCl～T曲线的示意图为，
故答案为：，增大压强，平衡向正反应方向移动，α_HCl增大，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大．

点评 本题比较综合，涉及热化学方程式书写、化学平衡及平衡常数影响因素等，较好的考查的分析解决问题的能力，难度中等．