Question

【題目】工業上采用高溫活性炭催化CO與C12合成光氣（COCl2））。

（1）COCl2 中的原子最外層都達到 8電子穩定結構，光氣分子的電子式為_____。

（2）工業上利用天然氣（CH4）與CO2 進行高溫重整制備CO的反應為：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）ΔH＝+247.3 kJ/mol。已知：C—H、C≡O、H—H鍵的鍵能依次為413 kJ·mol－1、1076 kJ·mol－1、436 kJ·mol－1，則 C＝O鍵的鍵能為____kJ·mol－1。

（3）光氣為窒息性毒劑，極易水解生成氯化氫，泄露后可用水霧吸收，化學方程式為：_______。

（4）某溫度下，在2L恒容密閉容器中充入 2 mol CO（g）、2 mol Cl2（g）和適量的活性炭，發生反應：Cl2（g）＋CO（g）COCl2（g） ΔH＝－108 kJ·mol－1，測得在混合氣中COCl2的體積分數φ(COCl2)和時間t 的關系如圖曲線Ⅰ所示。

①下列情況不能表明該反應達到平衡狀態的是_______（填字母標號）。

A．CO的體積分數不改變

B．Cl2的消耗速率與COCl2的生成速率相等

C．體系中不改變

D．混合氣體的平均相對分子質量不再變化

②按曲線Ⅰ，平衡常數K＝____。A點時，向容器中加入等物質的量CO和Cl2，再次達到平衡時，光氣的體積分數會 ______（填“增大”、 “減小”或“不變”。

③曲線Ⅱ相對曲線Ⅰ改變的條件可能是_______（填字母標號）。

A．恒容通入惰性氣體 B．通入 CO

C．增大壓強 D．升高溫度

Answer 1

【答案】 809.65 COC12+H2O=HC1+CO2 BC 12L/mol 增大 D

【解析】（1）COCl2中的原子最外層都達到 8電子穩定結構，光氣分子的電子式為；（2）根據化學反應的熱效應等于反應物鍵能和減去生成物的鍵能和，設C=O鍵的鍵能為xkJ/mol，則有：413 kJ·mol－1×4+2x -1076 kJ·mol－1×2-2×436 kJ·mol－1=+247.3 kJ/mol，解得x=809.65；（3）光氣為窒息性毒劑，極易水解生成氯化氫，泄露后可用水霧吸收，化學方程式為：COC12+H2O=HC1+CO2；（4）①A．體系中各組分的百分含量保持不變，說明反應達平衡了，故CO的體積分數不改變，反應達到平衡狀態；B．Cl2的消耗速率與COCl2的生成速率都是指正反應速率，無法說明正逆反應速率相等，反應不一定達到平衡狀態；C．CO和Cl2都是反應物，物質的量之比總為1：1，即體系中保持恒定不變，故比值不變不能說明反應達到平衡；D．反應的氣體的總質量不變，而反應為氣體體積變化的反應，若體積不變則氣體的物質的量不變，混合氣體的平均相對分子質量不再變化，則反應達平衡狀態；答案選BC；②按曲線Ⅰ，設的轉化率為x，則:

Cl2（g）＋CO（g）COCl2（g）

起始濃度（mol/L） 1 1 0

改變濃度（mol/L） x x x

平衡濃度（mol/L） 1-x 1-x x

平衡時COCl2的體積分數φ(COCl2)為60%，則=60%，解得x=0.75，K===12L/mol；向容器中加入等物質的量CO和Cl2，恒容條件下，相當于增大壓強，平衡向氣體體積縮小的正反應方向移動，再次達到平衡時，光氣的體積分數會增大；③對比曲線Ⅱ和曲線Ⅰ可知，曲線Ⅱ反應速率快，平衡時COCl2的體積分數φ(COCl2)小則平衡逆向移動。A．恒容通入惰性氣體，各參與反應的氣體的濃度不變，反應速率不變，平衡不移動，選項A錯誤；B．通入 CO，反應物的濃度增大，反應速率增大，平衡正向移動，選項B錯誤；C．增大壓強，反應速率增大，平衡正向移動，選項C錯誤；D．升高溫度，反應速率增大，平衡向吸熱反應的逆反應方向移動，選項D正確。答案選D。