Question

20．用O₂将HCl转化为Cl₂，可提高效益，减少污染．

（1）传统上该转化通过如下所示的催化循环实现．其中，反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁反应②生成1mol Cl₂（g）的反应热为△H₂，则总反应的热化学方程式为4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）（反应热用△H₁和△H₂表示）．
（2）新型RuO₂催化剂对上述HCl转化为Cl₂的总反应具有更好的催化活性．
①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的转化率α_HCl～T曲线如图1：则总反应的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是K（A）．
②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应α_HCl～T曲线的示意图1，并简要说明理由：增大压强，平衡向正反应方向移动，α_HCl增大，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大．
③下列措施中，有利于提高α_HCl的有BD．
A．增大n（HCl）     B．增大n（O₂）      C．使用更好的催化剂    D．移去H₂O
（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl₂）的数据如下：

t/min	0	2.0	4.0	6.0	8.0
n（Cl2）/10-3mol	0	1.8	3.7	5.4	7.2

计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol•min^-1为单位）1.8×10^-3mol•min^-1．
（4）Cl₂用途广泛，写出用Cl₂制备漂白粉的化学反应方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由图示可知，整个过程为：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反应②生成1molCl₂（g）的反应热为△H₂，则反应热化学方程式为：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根据盖斯定律（①+②）×2可得总反应的热化学方程式；
（2）①由图可知，温度越高，平衡时HCl的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
②正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大；
③改变措施有利于提高α_HCl，应使平衡向正反应方向移动，注意不能只增加HCl的浓度；
（3）根据v=$\frac{△n}{△t}$计算2.0～6.0min内v（Cl₂），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（HCl）；
（4）氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙与水．

解答 解：（1）由图示可知，整个过程为：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反应②生成1molCl₂（g）的反应热为△H₂，则反应热化学方程式为：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根据盖斯定律（①+②）×2可得总反应的热化学方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），
故答案为：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂）；
（2）①由图可知，温度越高，平衡时HCl的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即△H＜0，化学平衡常数减小，即K（A）＞K（B），
故答案为：＜；K（A）；
②正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大，故压缩体积使压强增大，画相应α_HCl～T曲线的示意图为，
故答案为：，增大压强，平衡向正反应方向移动，α_HCl增大，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大；
③A．增大n（HCl），HCl浓度增大，平衡右移，但HCl的转化率降低，故A错误；
B．增大n（O₂），氧气浓度增大，平衡右移，HCl的转化率提高，故B正确；
C．使用更好的催化剂，加快反应速率，缩短到达平衡的时间，不影响平衡移动，HCl的转化率不变，故C错误；
D．移去生成物H₂O，有利于平衡右移，HCl的转化率增大，故D正确，
故选：BD；
（3）由表中数据可知，2.0～6.0min内△n（Cl₂）=（5.4-1.8）×10^-3mol=3.6×10^-3mol，则以Cl₂的物质的量变化表示的反应速率v（Cl₂）=$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{6min-2min}$=9×10^-4mol•min^-1，速率之比等于其化学计量数之比，故v（HCl）=2v（Cl₂）=1.8×10^-3mol．min^-1，
故答案为：1.8×10^-3mol•min^-1；
（4）氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙与水，反应方程式为2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，
故答案为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

点评 本题比较综合，为高频考点，涉及热化学方程式书写、化学平衡及平衡常数影响因素、化学反应速率的计算等，（3）中注意用单位时间内物质的量变化表示速率，较好的考查的分析解决问题的能力，难度中等．