Question

【题目】文献报道：利用氯化氢氧化反应一脱水耦合工艺，可用有机氯化工艺的副产品氯化氢为原料制备氯气，实现氯的循环利用，原理为4HCl（g）+O2（g）2Cl2（g）+2H2O（g）．将HC1和O2分别以5种物质的量比：①1：1 ②2：1 ③4：1 ④6：1 ⑤8：1，向五个容积可变的容器中投料时，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线如图．

请回答下列问题：

（1）可以判断该反应已经达到化学平衡的是__． （填字母）．

A．密闭容器中总压强不变 B．密闭容器中混合气体的密度不变

C．v（HCl）=2v（Cl2） D．密闭容器中氯气的体积分数不变

（2）d曲线对应的投料比是__（填比值，从题干中选择，下同）．有机工业需要含O2量低的氧气和氯化氢混合气体，可控制n（HCl）：n（O2）=_______制备．

（3）该反应的平衡常数表达式为________．

（4）若按b曲线对应的投料比进行反应，且温度为415℃，反应达到平衡时Cl2的体积分数为_______．

Answer 1

【答案】 AD 6:1 8:1 30.8%；

【解析】（1）4HCl（g）+O2（g）2Cl2（g）+2H2O（g），反应是气体体积减小的反应，
A．气体物质的量发生变化，当密闭容器中总压强不变，说明反应达到平衡状态，故A正确；B、气体质量不变，体积不变，密闭容器中混合气体的密度始终不变，故B错误；C、反应速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，v（HCl）=2v（Cl2）不能说明正逆反应速率相同，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；D、密闭容器中氣气的体积分数不变是平衡标志，故D正确；故选AD。

（2）在其他条件不变时，O2的量越大，HCl的转化率越大，由此可确定a为1：1，b为2：1，c为4：1，d为6：1，e为8：1，有机工业需要含O2量低的氧气和氯化氢混合气体，可控制n（HCl）：n（O2）=8：1。（3）该反应的平衡常数表达式为；（4）由图可读出投料比为2：1、温度为415℃时，HCl的转化率为80%，设投入的HCl为2mol，O2为1mol，由此可建立三段式：

计算平衡混合气中Cl2的物质的量分数==30.8%。