Question

8．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+O₂$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl₂+2H₂O

（1）已知：i．反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量．
①拆开化学键需要吸收（填“吸收”或“放出”）热量．
②反应A的热化学方程式是4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol．
③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（填“强”或“弱”）强．
（2）对于反应A，图2是在4种投料比[n（HCl）：n（O₂），分别为1：1、2：1、4：1、6：1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线．
①曲线b对应的投料比是4：1．
②投料比为2：1温度为400℃时，平衡混合气中Cl₂的物质的量分数是30.8%．

Answer 1

分析 （1）①断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量；
②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；
③依据反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，焓变=反应物断键吸收热量-生成物形成化学键放出热量计算；
（2）①由图可知，当HCl的转化率相同时，温度由低到高对应的投料比为4：1、2：1、1：1，由此可确定温度与投料比的关系；
②依据化学平衡三段式列式计算得到；

解答 解：（1）①断裂化学键吸收能量，拆开化学键需要吸收热量，
故答案为：吸收；
②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
③断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量依据焓变=反应物断键吸收热量-生成物形成化学键放出热量计算，
4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol
4×H-Cl+498-（243×2+4×H-O）=-115.6，得到4×H-O-4×H-Cl=498-486+115.6=127.6
（H-O）-（H-Cl）=31.9≈32，H₂O中H-O键比HCl中H-Cl键强，
故答案为：32；强；
（2）①在其他条件不变时，O₂的量越大，HCl的转化率越大，由此可确定a为6：1，b为4：1，c为2：1，d为1：1，故答案为：4：1；
②由图可读出投料比为2：1、温度为400℃时，HCl的转化率为80%，设投入的HCl为2 mol，O₂为1 mol，由此可建立三段式：
               4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O
n（起始）/mol   2    1   0    0
n（转化）/mol 1.6   0.4  0.8  0.8
n（平恒）/mol 0.4   0.6  0.8  0.8
所以平衡混合气中Cl₂的物质的量分数=$\frac{0.8mol}{0.4mol+0.6mol+0.8mol+0.8mol}$×100%=30.8%，
故答案为：30.8%．

点评 本题考查热化学方程式、热化学方程式书写，化学键键能和焓变关系计算，图象分析判断、化学反应转化率计算，题目难度中等．