Question

光气（COCl₂）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl₂在活性炭催化下合成．
（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为

 

．
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH₄）与CO₂进行高温重整制备CO和H₂，已知CH₄、H₂和CO的燃烧热（△H）分别为-890.3kJ?mol^-1、-285.8kJ?mol^-1和-283.0kJ?mol^-1，则生成1m³（标准状况）CO所需热量为

 

；
（3）实验室中可用氯仿（CHCl₃）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为

 

；
（4）COCl₂的分解反应为COCl₂（g）?Cl₂（g）+CO（g）△H=+108kJ?mol^-1．反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl₂浓度变化曲线未示出）：
①计算反应在第8min时的平衡常数K=

 

；（保留2位有效数字）
②比较第2min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2）

 

T（8）（填“＜”“＞”或“=”）；
③若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl₂）=

 

 mol?L^-1；（保留2位有效数字）

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）实验室通常用二氧化锰与浓盐酸共热的方法制备氯气；
（2）根据CH₄、H₂、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式，利用盖斯定律书写该反应的热化学方程式，据此计算；
（3）CHCl₃中碳为+2价，COCl₂中碳为+4价，故H₂O₂中氧元素化合价由-1价降低为-2价，生成H₂O，由电子转移守恒与原子守恒可知可知，CHCl₃、H₂O₂、COCl₂、H₂O的化学计量数为1：1：1：1，根据原子守恒故含有HCl生成；
（4）①由图可知，8min时COCl₂的平衡浓度为0.04mol/L，Cl₂的平衡浓度为0.11mol/L，CO的平衡浓度为0.085mol/L，代入平衡常数表达式计算；
②第8min时反应物的浓度比第2min时减小，生成物浓度增大，平衡向正反应方向移动，4min瞬间浓度不变，不可能为改变压强、浓度，应是改变温度，据此结合温度对平衡影响判断；
③由图可知，10min瞬间Cl₂浓度不变，CO的浓度降低，故改变条件为移走CO，降低CO的浓度，平衡常数不变，与8min到达平衡时的平衡常数相同，由图可知，12min时到达平衡时Cl₂的平衡浓度为0.12mol/L，CO的平衡浓度为0.06mol/L，根据平衡常数计算c（COCl₂）．

解答： 解：（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下生成氯化锰、氯气与水制取氯气，反应方程式为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）

△   .

MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）根据CH₄、H₂、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式：
①O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（L）△H=-571.6kJ?mol ^-1；
②CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（L）△H=-890.3kJ?mol^-1；
③2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.03kJ?mol^-1，
利用盖斯定律将②-①-③可得：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）；△H=+247.3 kJ?mol ^-1，
即生成2molCO，需要吸热247.3 KJ，那么要得到1立方米的CO，吸热为

1000L

22.4L/mol

×

247.3kJ

2mol

=5.52×10³KJ；
故答案为：5.52×10³KJ；
（3）CHCl₃中碳为+2价，COCl₂中碳为+4价，故H₂O₂中氧元素化合价由-1价降低为-2价，生成H₂O，由电子转移守恒与原子守恒可知可知，CHCl₃、H₂O₂、COCl₂、H₂O的化学计量数为1：1：1：1，根据原子守恒故含有HCl生成，故反应方程式为CHCl₃+H₂O₂=HCl+H₂O+COCl₂，故答案为：CHCl₃+H₂O₂=HCl+H₂O+COCl₂；
（4）①由图可知，8min时COCl₂的平衡浓度为0.04mol/L，Cl₂的平衡浓度为0.11mol/L，CO的平衡浓度为0.085mol/L，故该温度下化学平衡常数k=

0.11mol/L×0.085mol/L

0.04mol/L

=0.23mol?L^-1，
故答案为：0.23mol?L^-1；
②第8min时反应物的浓度比第2min时减小，生成物浓度增大，平衡向正反应方向移动．4min瞬间浓度不变，不可能为改变压强、浓度，应是改变温度，又因为正反应为吸热反应，所以T（2）＜T（8），
故答案为：＜；
③由图可知，10min瞬间Cl₂浓度不变，CO的浓度降低，故改变条件为移走CO，降低CO的浓度，平衡常数不变，与8min到达平衡时的平衡常数相同，由图可知，12min时到达平衡时Cl₂的平衡浓度为0.12mol/L，CO的平衡浓度为0.06mol/L，故：

0.06mol/L×0.12mol/L

c(COCl2)

=0.234mol/L，解得c（COCl₂）=0.031mol/L，
故答案为：0.031．

点评：本题涉及化学方程式、热化学方程式的书写和化学平衡图象的有关计算，意在考查考生对反应热、化学平衡等化学反应原理掌握的情况，难度中等．