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

 

；
（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，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1mol CH₄与CO₂反应的热化学方程式是

 

（3）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同所示（第10min到14min的COCl₂浓度变化曲线未示出）：

①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“=”）
②比较反应物COCl₂在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：v（5-6）

 

v（15-16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是

 

．
③计算反应在第8min时的平衡常数K=

 

；（列出计算过程，结果保留两位小数）

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,热化学方程式,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）氯仿（CHCl₃）与双氧水直接反应制备光气（ COCl₂），根据化合价升降相等配平，然后写出反应的化学方程式；
（2）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；
（3）①由第2min反应温度变为第8min反应温度时，生成物浓度增大、反应物浓度减小，平衡向正反应方向移动；
②在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，但15～16 min时各组分的浓度都小，因此反应速率小；
③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，K=

c(CO)?c(Cl2)

c(COCl2)

．

解答： 解：（1）CHCl₃中C元素的化合价为+2，反应产物COCl₂中碳元素的化合价为+4，化合价升高了2价；双氧水中氧元素化合价为-1价，1mol双氧水反应化合价降低2价，所以CHCl₃与双氧水的化学计量数都是1，然后根据观察法配平后的化学方程式为CHCl₃+H₂O₂=HCl+H₂O+COCl₂，
故答案为：CHCl₃+H₂O₂=HCl+H₂O+COCl₂；
（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，
故答案为：CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）；△H=+247.3 kJ?mol ^-1；
（3）①由第2min反应温度变为第8min反应温度时，生成物浓度增大、反应物浓度减小，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以T（2）＜T（8），
故答案为：＜；
②在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，但15～16 min时各组分的浓度都小，因此反应速率小，即v（5～6）＞v（15～16），
故答案为：＞；在相同温度时，该反应的反应物的浓度越高，反应速率越大；
③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，K=

c(CO)?c(Cl2)

c(COCl2)

=

0.085×0.11

0.04

=0.23，
故答案为：0.23．

点评：本题考查较综合，涉及根据斯定律书写热化学方程式、影响化学反应速率的因素、化学平衡常数的计算等知识，题目难度中等，难点是化学平衡常数的有关计算，理解图象中曲线变化趋势及曲线变化可能改变的条件是解本题关键，再结合平衡常数公式进行计算．