Question

（2012?北京）用Cl₂生產某些含氯有機物時會產生副產物HCl．利用反應A，可實現氯的循環利用．反應A：4HCl+O₂

CuO/CuCl3

400℃

2Cl₂+2H₂O
（1）已知：i．反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量．
（2）ii．
①H₂O的電子式是

．
②反應A的熱化學方程式是

4HCl（g）+O₂（g） 2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol

．
③斷開1mol H-O 鍵與斷開1mol H-Cl 鍵所需能量相差約為

32

kJ，H₂O中H-O鍵比HCl中H-Cl鍵（填“強”或“弱”）

強

．
（2）對于反應A，如圖是4種投料比[n（HCl）：n（O₂），分別為1：1、2：1、4：1、6：1]下，反應溫度對HCl平衡轉化率影響的曲線．

①曲線b對應的投料比是

4：1

．
②當曲線b、c、d對應的投料比達到相同的HCl平衡轉化率時，對應的反應溫度與投料比的關系是

投料比越高，對應的反應溫度越低

．
③投料比為2：1、溫度為400℃時，平衡混合氣中Cl₂的物質的量分數是

30.8%

．

Answer 1

分析：（1）①水是共價化合物依據電子式書寫方法寫出電子式；
②反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，依據熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態和對應焓變寫出；
③依據反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，焓變=反應物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學鍵放出熱量計算；
（2）①在其他條件不變時，O₂的量越大，HCl的轉化率越大；
②由圖可知，當HCl的轉化率相同時，溫度由低到高對應的投料比為4：1、2：1、1：1，由此可確定溫度與投料比的關系；
③依據化學平衡三段式列式計算得到．

解答：解：（1）①水是共價化合物，氧原子和兩個氫原子形成兩個共價鍵，電子式為：，故答案為：；
②依據反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應的熱化學方程式為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol
③焓變=反應物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學鍵放出熱量，4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol
4×H-Cl+498-（243×2+4×H-O）=-115.6，得到4×H-O-4×H-Cl=498-486+115.6=127.6
H-O-HCl=31.9≈32，H₂O中H-O鍵比HCl中H-Cl鍵強，
故答案為：32；強；
（2）①在其他條件不變時，O₂的量越大，HCl的轉化率越大，由此可確定a為6：1，b為4：1，c為2：1，d為1：1，故答案為：4：1；                 
②由圖可知，當HCl的轉化率相同時，溫度由低到高對應的投料比為4：1、2：1、1：1，由此可確定溫度與投料比的關系是：投料比越高達到相同轉化率所需的溫度越低，故答案為：投料比越高，對應的反應溫度越低；         
③由圖可讀出投料比為2：1、溫度為400℃時，HCl的轉化率為80%，設投入的HCl為2 mol，O₂為1 mol，由此可建立三段式：
                4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O 
n（起始）/mol  2       1     0     0 
n（轉化）/mol   1.6       0.4   0.8     0.8 
n（平恒）/mol   0.4       0.6   0.8     0.8 
所以平衡混合氣中Cl₂的物質的量分數=

0.8mol

0.4mol+0.6mol+0.8mol+0.8mol

×100%=30.8%．

點評：本題考查熱化學方程式、熱化學方程式書寫，化學鍵鍵能和焓變關系計算，圖象分析判斷、化學反應轉化率計算，題目難度中等．