Question

11．光气（COCl₂）是一种重要的有机中间体，化学性质不稳定，遇水迅速水解，工业上制备光气的原理为CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g）．

（1）光气分子中所有原子均满足稳定结构，其电子式为；光气遇水后生成两种气体，其中一种气体极易溶于水，反应的化学方程式为COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂；
（2）上述反应过程的能量变化如图1所示，已知断裂1mol Cl-Cl、C-Cl、C=O分别需要吸收243kJ、328kJ和728kJ能量，则断裂0.5mol CO分子中的化学键需要吸收的能量为526.5kJ；
（3）某学习兴趣小组模拟工业制备光气的方法，在恒温恒容的容器中加入等物质的量的CO和Cl₂（活性炭作催化剂），容器中有关物质的浓度变化如图2所示，已知0～t₀时间段Cl₂的平均反应速率为0.025mol/（L•s），则时间应为24s．

Answer 1

分析 （1）光气为COCl₂，分子中所有原子均满足稳定结构，一根共价键含2个电子，据此写出电子式，光气遇水后生成两种气体，一种极易溶于水，为HCl，反应还产生CO₂，据此写出反应的化学方程式；
（2）根据反应的能量变化图计算出反应的焓变△H，结合盖斯定律计算化学键的键能；
（3）在恒温恒容的容器中加入等物质的量的CO和Cl₂（活性炭作催化剂），发生的反应为：CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g），0～t₀时间段Cl₂的平均反应速率为0.025mol/（L•s），根据化学反应速率公式$\overline{r}=\frac{△c}{△t}$计算．

解答 解：（1）光气为COCl₂，分子中所有原子均满足稳定结构，一根共价键含2个电子，则其电子式为：，
光气遇水后生成两种气体，其中一种气体极易溶于水，为HCl，反应还产生CO₂，则反应的化学方程式为：COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂，
故答案为：；COCl₂+H₂O═2HCl+CO₂；
（2）根据反应的能量变化图计算出反应的焓变△H=-108kJ/mol，根据盖斯定律，△H=反应物总键能-生成物总键能，则△H=E（C≡O）+E（Cl-Cl）-[E（C=O）+2E（C-Cl）]=-108kJ/mol，可得E（C≡O）=1053kJ/mol，则断裂0.5molCO分子中的化学键需要吸收的能量为$\frac{1053}{2}$=526.5kJ/mol，
故答案为：526.5；
（3）恒温恒容的容器中加入等物质的量的CO和Cl₂（活性炭作催化剂），发生的反应为：CO（g）+Cl₂（g）?COCl₂（g），0～t₀时间段Cl₂的平均反应速率为0.025mol/（L•s），根据图象分析，COCl₂在这段时间内的浓度改变量为△c=0.6mol/L，根据化学反应速率之比为化学计量数之比，则COCl₂在这段时间内的化学反应平均速率为$\overline{r}$=0.025mol/（L•s），根据化学反应平均速率公式$\overline{r}=\frac{△c}{△t}$，则t₀=$\frac{0.6mol/L}{0.025mol/（L•s）}$=24s，
故答案为：24．

点评 本题主要考察化学原理部分，包含电子式的书写，化学反应方程式的书写，可逆反应，化学平衡的移动，盖斯定律的应用，化学反应速率的计算，题目难度不大．