Question

14．α-氯乙基苯是一种重要的有机合成中间体，其一种制备反应原理为：
（g）+Cl₂（g）?（g）+HCl（g）△H
在T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入0.40mol乙苯（g）和0.40mol Cl₂（g）进行反应，反应过程中测定的部分数据见表：

t/min	0	1	2	5	10
n（HCl）/mol	0	0.12	0.20	0.32	0.32

下列有关说法正确的是（　　）

• A． 反应在0～2 min内的平均速率v（α-氯乙基苯）=0.10mol•L^-1•min^-1
• B． 10 min后，若保持其他条件不变，升高温度，达到新平衡时测得c（α-氯乙基苯）=0.18mol•L^-1，则反应的△H＞0
• C． 在T℃时，起始时若向容器中充入1.0 mol乙苯（g）、0.50 mol Cl₂（g）和0.50 molα-氯乙基苯（g）、0.50 mol HCl（g），则反应将向正反应方向进行
• D． 在T℃时，起始时若向容器中充入2.0molα-氯乙基苯（g）和2.2mol HCl（g），达到平衡时，α-氯乙基苯（g）的转化率小于20%

Answer 1

分析 A．根据数据图表，反应在0～2min内，HCl的物质的量增加了0.20mol，根据反应原理方程式，α-氯乙基苯应生成了0.20mol，根据化学反应平均速率为$v（α-氯乙基苯）=\frac{△n}{V△t}$计算即可；
B．平衡时，HCl的物质的量为0.32mol，根据反应方程式，平衡时，α-氯乙基苯的浓度应为$c=\frac{0.32mol}{2L}=0.16mol/L$，10min后升高温度，新平衡时α-氯乙基苯的浓度为c′=0.18mol/L，可见化学平衡向右移动，据此分析焓变；
C．T℃时，根据表中数据可计算此温度下的化学反应平衡常数，温度不变，则化学平衡常数不发生改变，起始时冲入另一种情况下的各反应物的量，根据浓度商与平衡常数的关系判断化学反应的方向；
D．T℃时，原先向容器中冲入0.2mol/L的乙苯和0.2mol/L的Cl₂，反应为气体分子数守恒的反应，反应可等效平衡为起始时冲入0.2mol/Lα-氯乙基苯和0.2mol/L的HCl，若向容器中冲入2molα-氯乙基苯和2.2molHCl，即1mol/Lα-氯乙基苯和1.1mol/LHCl，根据等效平衡分析转化率．

解答 解：A．由数据图表可知，反应在0～2min内，HCl的物质的量增加了0.20mol，根据反应原理方程式，α-氯乙基苯作为生成物，在反应中生成了0.20mol，即△n=0.2mol，容器体积为V=2L，反应所经历的时间为△t=2min，则反应在0～2 min内的平均速率v（α-氯乙基苯）=$\frac{△n}{V△t}$=$\frac{0.2mol}{2L×2min}=0.05mol/（L•min）$．故A错误；
B．平衡时，HCl的物质的量为0.32mol，根据反应方程式，平衡时，α-氯乙基苯的浓度应为$c=\frac{0.32mol}{2L}=0.16mol/L$，10min后升高温度，反应达到新平衡时α-氯乙基苯的浓度为c′=0.18mol/L，因此升高温度，化学平衡右移，表明正反应是吸热反应，吸热反应的焓变△H＞0，故B正确；
C..T℃时，根据表中数据和反应的方程式，平衡时，$c（乙苯）=\frac{0.4-0.32}{2}=0.04mol/L$，$c（C{l}_{2}）=\frac{0.4-0.32}{2}=0.04mol/L$，$c（α-氯乙基苯）=\frac{0.32}{2}=0.16mol/L$，$c（HCl）=\frac{0.32}{2}=0.16mol/L$，可计算此温度下的化学反应平衡常数$K=\frac{c（HCl）c（α-氯乙基苯）}{c（C{l}_{2}）c（乙苯）}$=$\frac{0.16mol/L×0.16mol/L}{0.04mol/L×0.04mol/L}$=16，若起始时，向容器中充入1.0 mol乙苯（g）、0.50 mol Cl₂（g）和0.50 molα-氯乙基苯（g）、0.50 mol HCl（g），反应的浓度商为$J=\frac{\frac{0.5}{2}mol/L×\frac{0.5}{2}mol/L}{\frac{0.5}{2}mol/L×\frac{1}{2}mol/L}=0.5$＜K，因此反应向正反应方向进行．故C正确；
D..T℃时，原先向容器中冲入0.2mol/L的乙苯和0.2mol/L的Cl₂，反应为气体分子数守恒的反应，反应可等效平衡为起始时冲入0.2mol/Lα-氯乙基苯和0.2mol/L的HCl，若向容器中冲入2molα-氯乙基苯和2.2molHCl，即1mol/Lα-氯乙基苯和1.1mol/LHCl，则1mol/Lα-氯乙基苯和1.1mol/LHCl可看成是在1mol/Lα-氯乙基苯和1mol/LHCl的基础上增加了0.1mol/L的HCl，而对于反应为气体数守恒的反应来讲，1mol/Lα-氯乙基苯和1mol/LHCl相对于0.2mol/Lα-氯乙基苯和0.2mol/L的HCl，等效平衡为加压，加压并不改变该反应的平衡，平衡时，α-氯乙基苯的转化率就是20%，现在在1mol/Lα-氯乙基苯和1mol/LHCl的基础上又加入了0.1mol/L的HCl，可使平衡向佐移动，那么α-氯乙基苯（g）的转化率＞20%．故D错误．
故选BC．

点评 本题考查化学平衡的移动，化学反应速率的计算，化学平衡常数的计算和简单应用，等效平衡的知识．题目难度中等，是中档题．