Question

【題目】初始溫度為t ℃，向三個密閉的容器中按不同方式投入反應物，發生如下反應：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－116kJ·mol－1，測得反應的相關數據如下：

容器	容器類型	初始體積	初始壓強/Pa	反應物投入量/mol				平衡時Cl2的物質的量/mol
				HCl	O2	Cl2	H2O
I	恒溫恒容	1L		4	1	0	0	1
II	絕熱恒容	1L	p2	0	0	2	2	a
III	恒溫恒壓	2L	p3	8	2	0	0	b

下列說法正確的是(　　)

A.反應4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(l)的ΔH>－116 kJ·mol－1

B.a＞1, b＞2

C.p2＝1.6×105Pa，p3＝4×105Pa

D.若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O2、0.5 mol Cl2和0.5 mol H2O，則反應向逆反應方向進行

Answer 1

【答案】BD

【解析】

三個容器中，Ⅰ與Ⅱ均為恒容容器，差別在于前者恒溫，后者絕熱；不妨設想容器Ⅳ，其與容器Ⅰ其余的條件相同，僅投料方式按照容器Ⅱ中的投料方式進行，那么容器Ⅳ中的平衡與Ⅰ中的等效，容器Ⅳ中的反應達到平衡時，Cl2的物質的量為1mol。容器Ⅲ相比于容器Ⅰ，體積擴大了一倍，初始投料也增加了一倍，但容器Ⅲ是在恒溫恒壓的條件下反應的；不妨設想容器Ⅴ，其與容器Ⅲ的其他的條件相同，僅容器類型更改為恒溫恒容的容器，那么容器Ⅴ中的平衡狀態與Ⅰ中的等效，容器Ⅴ中的反應達到平衡時，Cl2的物質的量為2mol。

A．4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－116kJ·mol－1，反應4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(l)，生成液態水，氣態水變液態水放出熱量，因此ΔH＜－116 kJ·mol－1，故Ａ錯誤；

B．構造的容器Ⅳ的類型是恒溫恒容，容器Ⅱ的類型是絕熱恒容，二者都是逆向反應建立的平衡狀態，容器Ⅱ由于是絕熱的，所以容器Ⅱ中的溫度會越來越低，不利于反應逆向進行，相比于容器Ⅳ達到平衡時消耗的Cl2更少，所以a＞1；構造的容器Ⅴ的類型為恒溫恒容，容器Ⅲ的類型為恒溫恒壓，二者都是正向反應建立的平衡，由于容器Ⅴ為恒容容器，所以反應開始后容器Ⅴ中的壓強逐漸小于容器Ⅲ中的壓強，壓強越小越不利于反應正向進行，因此平衡時，容器Ⅴ中的Cl2的量小于容器Ⅲ中的，所以b＞2，故B正確；

C．根據阿伏加德羅定律PV=nRT可知，溫度相同，體積相同，則壓強之比等于物質的量之比，解得p2＝1.6×105Pa，III容器體積和加入的物質的量都是I容器的2倍，因此壓強相同p3＝2×105Pa，故C錯誤；

D．，反應容器Ⅰ平衡常數，若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O2、0.5 mol Cl2和0.5 mol H2O，，則反應向逆反應方向進行，故D正確。

綜上所述，答案為BD。