Question

为妥善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 

催化剂

加热

CHCl₃+HCl．
已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃．
（1）密闭容器中，该反应在某催化剂下进行10h后均达平衡，测得如下数据（不考虑副反应）．

实验序号	温度℃	初始CCl4浓度（mol?L-1）	初始H2浓度（mol?L-1）	CCl4的转化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①实验1中，CCl₄的转化率A

 

50%（填“＞”、“＜”或“=”）．
②实验2中，10h后达到平衡．在此实验的平衡体系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，平衡将向

 

方向移动．
③实验3中，B的值

 

：A．等于50%   B．大于50%   C．小于50%   D．从本题资料，无法判断
（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：

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学平衡建立的过程

专题：化学平衡专题

分析：（1）①先根据图表数据计算①的平衡常数利用平衡三段式计算出各物质的平衡浓度，再根据转化率的公式计算；
②根据速率概念和不同温度下的平衡常数来判断；
③根据外界条件对化学平衡的影响分析反应热量变化和平衡移动来解答；
（2）依据物质沸点大小分析分离方法；

解答： 解：（1）①实验2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 
则平衡常数为=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1；
实验1中，设四氯化碳转化的浓度为a
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反应（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
则平衡常数为

c(CHCl3)c(HCl)

c(H2)c(CCl4)

=

a×a

(0.8-a)(1.2-a)

=1，所以a=0.48mol/L，则CCl₄的转化率为

0.48mol/L

0.8mol/L

×100%=60%＞50%，
故答案为：＞；
②实验2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 
在此实验的平衡体系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，则会导致

c(CHCl3)c(HCl)

c(H2)c(CCl4)

增大，大于1，则平衡逆向进行，
故答案为：逆反应；
③CCl₄+H₂

催化剂 .

△

CHCl₃+HCl 此反应能自发进行，伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸点为 77℃，CHCl₃的沸点为 61.2℃．反应是熵增加的反应，可知△H-T?△S＜0，则反应是放热反应；所以温度110°C降低到 100°C，平衡正向进行，CCl₄转化率大于50%；
故答案为：B；
（2）从平衡体系CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl中分离得到CHCl₃，已知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，难度中等，注意掌握三段式计算与平衡常数的应用．