Question

17．为处理氯甲烷生产企业的副产物CCl₄，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化条件下，通过下列反应，使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl△H＜0  已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃．
（1）在密闭器中，该反应达到平衡后，测得如表数据．

实验序号	温度（℃）	初始CCl4浓度（mol•L-1）	初始H2浓度（mol•L-1）	CCl4的平衡转化率
1	110	1	1	50%
2	100	1	1	X
3	110	0.8	Y	60%

①实验1中，10h后达到平衡，H₂的平均反应速率为0.05mol•L^-1•h^-1．在此实验的平衡体系中，再加入0.5molCCl₄和0.5molHCl，平衡将不移动（“向左”、“向右”、“不”或“无法确定”）．
②实验2中，X的值B（填序号）．
A．等于50%    B．大于50%    C．小于50%    D．无法确定
③实验3中的Y值为1.2．
（2）为从平衡体系CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl中分离得到CHCl₃，请你结合题给信息设计合理的方案，用简要的文字表示：先把平衡体系中的混合物降温到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液态混合物，再分馏得到CHCl₃．

Answer 1

分析 （1）①分析图象实验1中CCl₄的平衡转化率计算参与反应的CCl₄，根据方程计算反应的H₂，再计算反应速率；计算浓度商Qc，与k比较判断反应方向；
②反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，转化率增大；
③根据温度不变，k不变，用三段式列出Y表示的平衡常数可解；
（2）根据物质的沸点进行分析．

解答 解：（1）①实验1中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反应（mol/L ） 0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5       0.5       0.5 
$\frac{0.5mol/L}{10h}$=0.05mol•L^-1•h^-1；平衡常数k=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1；在此实验的平衡体系中，再加入0.5molCCl₄和0.5molHCl，设容积1L，此时浓度商Qc=1=k，反应平衡，不移动；
故答案为：0.05；    不；
②由题知该反应是个放热反应，温度降低，平衡正向移动，CO的转化率增大；
故答案为：B；  
 ③根据图象，实验3四氯化碳的转化率为60%，列三段式：
                       CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8               Y               0                  0
反应（mol/L ） 048              0.48          0.48              0.48
平衡（mol/L） 0.32             Y-0.48        0.48             0.48 
实验3与实验1的温度相同，则k=$\frac{0.48×0.48}{0.32×（Y-0.48）}$=1，解得；Y=1.2；
故答案为：1.2；
（2）由题可知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃，先把平衡体系中的混合物降温到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液态混合物，再分馏得到CHCl₃；
故答案为：先把平衡体系中的混合物降温到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液态混合物，再分馏得到CHCl₃．

点评 本题考查化学平衡计算、化学反应速率计算、化学平衡常数计算与应用、影响化学平衡的因素、物质的分离，难度中等，注意分析题目信息，掌握三段式计算与平衡常数的应用．