Question

【题目】光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性碳催化下合成．
（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为；
（2）工业上利用天然气（主要成分为CH4）与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2、和CO的燃烧热（△H）分别为﹣890.3kJmol﹣1、﹣285.8 kJmol﹣1和﹣283.0 kJmol﹣1 ， 则生成1 m3（标准状况）CO所需热量为；
（3）实验室中可用氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为；
（4）COCl2的分解反应为COCl2（g）═Cl2（g）+CO（g）△H=+108 kJmol﹣1 ． 反应体系平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出）：
①计算反应在第8min时的平衡常数K=；
②比较第2min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2） T（8）（填“＜”、“＞”或“=”）；
③若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl2）=molL﹣1
④比较产物CO在2﹣3min、5﹣6min和12﹣13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v（2﹣3）、v（5﹣6）、v（12﹣13）表示]的大小；
⑤比较反应物COCl2在5﹣6min和15﹣16min时平均反应速率的大小：v（5﹣6） v（15﹣16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O
（2）5.52×103KJ
（3）CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2
（4）0.234mol/L；＜；0.031； v（5～6）＞v（2～3）=v（12～13）；＞；在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大
【解析】解：（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下生成氯化锰、氯气与水制取氯气，反应方程式为：MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O，

所以答案是：MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O；（2）根据CH4、H2、和CO的燃烧热，可得热化学方程式：

①O2（g）+2H2（g）=2H2O（L）△H=﹣571.6kJmol ﹣1；

②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（L）△H=﹣890.3kJmol﹣1；

③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=﹣566.03kJmol﹣1，

根据盖斯定律，②﹣①﹣③可得：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.3 kJmol ﹣1，

即生成2molCO，需要吸热247.3 KJ，那么要得到1立方米的CO，吸收热量为 × =5.52×103KJ；

所以答案是：5.52×103KJ；（3）CHCl3中碳为+2价，COCl2中碳为+4价，故H2O2中氧元素化合价由﹣1价降低为﹣2价，生成H2O，由电子转移守恒与原子守恒可知，CHCl3、H2O2、COCl2、H2O的化学计量数为1：1：1：1，根据原子守恒故含有HCl生成，故反应方程式为CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2，

所以答案是：CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2；（4）①由图可知，8min时COCl2的平衡浓度为0.04mol/L，Cl2的平衡浓度为0.11mol/L，CO的平衡浓度为0.085mol/L，K= = =0.234mol/L，所以答案是：0.234mol/L；

②由第2min反应温度变为第8min反应温度时，生成物浓度增大、反应物浓度减小，平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以T（2）＜T（8），

所以答案是：＜；

③由图可知，10min瞬间Cl2浓度增大，CO的浓度降低，故改变条件为移走CO，降低CO的浓度，平衡常数不变，与8min到达平衡时的平衡常数相同，由图可知，12min时到达平衡时Cl2的平衡浓度为0.12mol/L，CO的平衡浓度为0.06mol/L，故： =0.234mol/L，解得c（COCl2）=0.031mol/L；

所以答案是：0.031；

④根据化学反应速率的定义，可知反应在2～3 min和12～13 min处于平衡状态，CO的平均反应速率为0，在5～6min时，反应向正反应进行，故CO的平均反应速率为：v（5～6）＞v（2～3）=v（12～13），

所以答案是：v（5～6）＞v（2～3）=v（12～13）；

⑤在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，但15～16 min时各组分的浓度都小，因此反应速率小，即v（5～6）＞v（15～16），

所以答案是：＞；在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大．

【考点精析】通过灵活运用化学平衡状态本质及特征和化学平衡的计算，掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%即可以解答此题．