Question

11．用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1．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．
Ⅱ、 
①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-0 键比HCl中H-Cl键（填“强”或“弱”）强．
（2）合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氨的转化率．某工厂测得合成塔中N₂、H₂混合气体的密度为0.5536g/L（标准状况），从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L（标准状况）．该合成氨厂N₂的转化率为25%．

Answer 1

分析 （1）①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；
（2）先根据M=ρVm计算混合气体的平均摩尔质量，根据十字交叉法计算反应前混合气体中N₂和H₂的体积比，然后根据M=ρVm=$\frac{m}{n}$求出转化率．

解答 解：（1）①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；
（2）设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x，氢气物质的量分数为（1-x），依题意得：
  28x+2（1-x）=0.5536×22.4    解得x=0.4
  所以N₂、H₂的物质的量之比为2：3
设起始N₂的物质的量为2mol，H₂为3 mol，N₂的转化量为y
          N₂ +3H₂ ?2NH₃
起始（mol） 2     3         0
转化（mol） y     3y        2y
平衡（mol） 2-y   3-3y      2y
总物质的量=2-y+3-3y+2y=（5-2y）mol
$\frac{（28×2+2×3）}{（5-2y）}$=0.693×22.4（左右都是反应后气体的摩尔质量）
  y=0.5 mol
所以N₂的转化率为$\frac{0.5}{2}$×100%=25%，
故答案为：25%．

点评 本题考查了焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和、热化学方程式的书写，以及混合物计算注意利用三段式解答，题目难度中等．