Question

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在活性炭催化下合成．COCl₂的分解反应为COCl₂（g）?Cl₂（g）+CO（g）△H=+108kJ/mol．反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示（第10min到14min的COCl₂浓度变化曲线未画出）：

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）=

 

mol/L；
④比较反应物COCl₂在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小：υ（5-6）

 

υ（15-16）（填“＜”、“＞”或“=”），原因是

 

．

Answer 1

分析：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，代入平衡常数表达式计算；
②第8min时反应物的浓度比第2min时减小，生成物浓度增大，平衡向正反应方向移动，4min瞬间浓度不变，不可能为改变压强、浓度，应是改变温度，据此结合温度对平衡影响判断；
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，根据平衡常数计算c（COCl₂）；
④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．

解答：解：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，故该温度下化学平衡常数k=

0.11mol/L×0.085mol/L

0.04mol/L

=0.234 mol?L^-1，故答案为：0.234 mol?L^-1；
②第8min时反应物的浓度比第2min时减小，生成物浓度增大，平衡向正反应方向移动．4min瞬间浓度不变，不可能为改变压强、浓度，应是改变温度，又因为正反应为吸热反应，所以T（2）＜T（8），故答案为：＜；
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：

0.06mol/L×0.12mol/L

c(COCl2)

=0.234mol/L，解得c（COCl₂）=0.031mol/L，故答案为：0.031；
④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），故答案为：＞；在相同温度时，该反应的反应物的浓度越高，反应速率越大．

点评：本题涉及化学方程式、热化学方程式的书写和化学平衡图象的有关计算，意在考查考生对反应热、化学平衡等化学反应原理掌握的情况，难度中等．