Question

【题目】用Cl2生产含氯有机物时会产生HCl，利用如下反应可实现氯的循环利用。4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)+Q(Q>0)在2L密闭容器中进行该反应，在不同时间测得实验数据如下表：

物质 物质的量 (mol) 时间	HCl(g)	O2(g)	H2O(g)	Cl2(g)
0min	4	1	0	0
2min	1.2	0.3	1.4
3min	1.2	0.3	1.4
4min	1.0	0.35	1.5

(1)计算0~2min内Cl2的平均生成速率___________________。 该反应合适的温度范围是380~440℃，选择该温度范围可能的原因是：①加快反应速率；②_______________________________。

(2)工业上用传感器检测反应容器中的气体压强，当压强保持不变时，表面反应已达平衡。能通过检测压强判断反应是否达到平衡状态的理由是__________________________。

(3)实验时，在3~4min之间改变了某一条件造成平衡移动。表中数据说明平衡向____移动(填“左”或“右”)；达到新平衡后，与原来相比平衡常数_______(填“变大”、“变小”、“不变”)。

(4)Cl2也可用于制备新型净水剂高铁酸钠(Na2FeO4)。配平制备反应的化学方程式___Fe(NO3)3+___NaOH+___Cl2→___Na2FeO4+___NaNO3+___NaCl+___H2O若反应消耗3.36L Cl2(标准状况)，则转移电子的数目是________。

(5)用Na2FeO4杀菌消毒的优点是还原产物具有净水作用，缺点是还原产物会对铁制水管造成腐蚀，造成腐蚀的原理有________________________________________。

Answer 1

【答案】0.35mol/(Lmin) 催化剂活性较高 该反应反应物的系数之和与产物的系数之和不相等，反应前后会有气体的物质的量发生改变，因此压强会随气体的物质的量的变化而改变，当压强不变时，可以知道气体的物质的量不发生改变，因此说反应达到了平衡 右 不变 2 16 3 2 6 6 8 0.3NA Na2FeO4在杀菌消毒时，本身被还原为Fe3+，Fe3+与单质铁发生反应使其溶解

【解析】

根据定义计算反应速率，根据反应条件逆推选择的原理，由化学平衡的特征判断平衡标志，据平衡移动原理判断平衡移动方向，根据化合价升降相等配平氧化还原反应方程式。

(1)据化学反应速率定义，0~2min内v(Cl2)=v(H2O)==0.35mol/(L·min)。主要从反应速率和化学平衡角度选择反应的合适温度范围，化工生产中常用催化剂，必须考虑其活性温度。

(2)反应“4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)”前后气体分子数有变化，在恒温恒容条件下，当容器内压强不变时，容器内气体总物质的量也不变，表明反应已达化学平衡。

(3)从表中数据知，2~3min之间建立了化学平衡；3~4min之间改变的一个条件为增加0.1molO2。据平衡移动原理，化学平衡向右移动。因化学平衡常数只与温度有关，新平衡时化学平衡常数不变。

(4)反应中铁从+3升到+6价，氯从0降到－1价，据化合价升降相等得2Fe(NO3)3——3Cl2，进而观察配平其它物质，2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2→2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O。反应中消耗氯气与转移电子的关系为3Cl2~6e-，则消耗3.36L Cl2(标准状况)，即0.15mol氯气，则转移电子0.3mol。

(5)用Na2FeO4杀菌消毒时，其还原产物是Fe3+，它可水解生成氢氧化铁胶体，具有净水作用；Fe3+会与铁反应2Fe3++Fe=3Fe2+，腐蚀铁制水管。