Question

5．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?CHCl₃+HCl此反应伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃．
在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据（假设不考虑副反应）．

实验 序号	温度℃	初始CCl4浓度 （mol•L-1）	初始H2浓度（mol•L-1）	CCl4的平衡转化率
1	110	1	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

（1）此反应在110℃时平衡常数为1．
（2）实验l中，CCl₄的转化率A大于50%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）实验3中，B的值D（选填序号）．
A．等于50%              B．大于50%    C．小于50%              D．从本题资料，无法判断
（4）120℃，在相同条件的密闭容器中，分别进行H₂的初始浓度为2mol•L^-1和4mol•L^-1的实验，测得反应消耗CCl₄的百分率（x%）和生成物中CHCl₃，的百分含量（y%）随时间（t）的变化关系如图（图中实线是消耗CCl₄的百分率变化曲线，虚线是产物中CHCl₃的百分含量变化曲线）．在图中的四条线中，表示H₂起始浓度为2mol•L^一1实验的消耗CCl₄的百分率变化曲线是③（选填序号）．

Answer 1

分析 （1）10℃时，实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%，平衡时氢气的浓度变化量=1mol/L×50%=0.5mol/L，则：
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g）
起始（mol/L）：1        1        0         0
变化（mol/L）：0.5      0.5      0.5       0.5
平衡（mol/L）：0.5      0.5      0.5       0.5
代入平衡常数K=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$计算；
（2）实验1、2温度相同，实验1等效在实验2的基础上增大氢气浓度，平衡正向移动，实验1中的CCl₄的转化率较大；
（3）对于实验3，因温度不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小；
（4）①氢气浓度越大反应越快，消耗CCl₄的百分率变化就越快，相反就比较慢．

解答 解：（1）①因CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃，所以在110℃或100℃反应时各物质均为气态，10℃时，实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%，平衡时氢气的浓度变化量=1mol/L×50%=0.5mol/L，则：
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g）
起始（mol/L）：1        1        0         0
变化（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K=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
故答案为：1；
（2）实验1、2温度相同，实验1等效在实验2的基础上增大氢气浓度，平衡正向移动，实验1中的CCl₄的转化率较大，故CCl₄的转化率A大于50%，故答案为：大于；
（3）对于实验3，因温度与实验1、2不同，又不知该反应的热效应，所以无法判断转化率的大小，
故答案为：D；
（4）由图象可知，氢气浓度越大反应越快，消耗CCl₄的百分率变化就越快，相反就比较慢，所以H₂起始浓度为2mol/L时，消耗CCl₄的百分率变化曲线是③，
故答案为：③．

点评 本题考查化学平衡计算、化学平衡常数计算与应用、影响化学平衡的因素，难度中等，（2）中可以利用平衡常数计算A的具体值．