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为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4,以减少其对臭氧层的破坏.化学家研究在催化条件下,通过下列反应,使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3).CCl4+H2⇌CHCl3+HCl△H=QKJ•mol-1.已知C
题目详情
为妥善处理氯甲烷生产企业的副产物CCl4,以减少其对臭氧层的破坏.化学家研究在催化条件下,通过下列反应,使CCl4转化为重要的化工原料氯仿(CHCl3).CCl4+H2⇌CHCl3+HCl△H=QKJ•mol-1.已知CCl4的沸点为77℃,CHCl3的沸点为61.2℃.在密闭容器中,该反应达到平衡后,测得如下数据(不考虑副反应)
(1)110℃时平衡常数___
(2)实验1中,CCl4的转化率A为___,平衡时c(CHCl3)=___
(3)实验2中,10小时后达到平衡,H2的平均反应速率为___
在此实验的平衡体系中,再加入1.0molCCl4和0.5molHCl,平衡将___移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”);
(4)实验3中,B的值___
①等于50% ②大于50% ③小于50% ④无法判断
(5)能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是___
A.容器中压强不变
B.反应热△H不变
C.v正(H2)=v逆(HCl)
D.混合气体的密度保持不变.
实验序号 | 温度℃ | 初始CCl4浓度mol/L | 初始H2浓度mol/L | CCl4的平衡转化率 |
1 | 110 | 0.8 | 1.2 | A |
2 | 110 | 1 | 1 | 50% |
3 | 120 | 1 | 1 | B |
(2)实验1中,CCl4的转化率A为___,平衡时c(CHCl3)=___
(3)实验2中,10小时后达到平衡,H2的平均反应速率为___
在此实验的平衡体系中,再加入1.0molCCl4和0.5molHCl,平衡将___移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”);
(4)实验3中,B的值___
①等于50% ②大于50% ③小于50% ④无法判断
(5)能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是___
A.容器中压强不变
B.反应热△H不变
C.v正(H2)=v逆(HCl)
D.混合气体的密度保持不变.
▼优质解答
答案和解析
(1)实验2中,10h后达到平衡,CCl4的转化率为50%,
CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L ) 1 1 0 0
反应(mol/L ) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡(mol/L) 0.5 0.5 0.5 0.5
则平衡常数为
=1,
故答案为:1;
(2)实验1中,设四氯化碳转化的浓度为a
CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L ) 0.8 1.2 0 0
反应(mol/L ) a a a a
平衡(mol/L) 0.8-a 1.2-a a a
则平衡常数为
=1,所以a=0.48mol/L,则CCl4的转化率为
×100%=60%,
故答案为:60%;0.48mol/L;
(3)实验2中,10h后达到平衡,CCl4的转化率为50%
CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L ) 1 1 0 0
反应(mol/L ) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡(mol/L) 0.5 0.5 0.5 0.5
则H2的平均反应速率=
=0.05mol/(L•h);
在此实验的平衡体系中,再加入1.0molCCl4和0.5molHCl,则会导致
减小,小于1,则平衡正向进行,
故答案为:0.05mol/(L•h); 向正反应方向;
(4)CCl4+H2⇌CHCl3+HCl 此反应能自发进行,伴随有副反应,会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等.已知CCl4的沸点为 77℃,CHCl3的沸点为 61.2℃.反应是熵增加的反应,可知△H-T•△S<0,则反应是放热反应;所以温度120°C降低到 100°C,平衡正向进行,CCl4转化率大于50%;
故答案为:②;
(5)A.两边的计量数相等,容器中压强始终不变,故A错误;
B.反应热△H不变,说明消耗量与生成量相等,达平衡状态,故B正确;
C.v正(H2)=v逆(H2)=v逆(HCl),故C正确;
D.混合气体的密度保持一直不变,故D错误;
故答案为:BC.
CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L ) 1 1 0 0
反应(mol/L ) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡(mol/L) 0.5 0.5 0.5 0.5
则平衡常数为
0.5×0.5 |
0.5×0.5 |
故答案为:1;
(2)实验1中,设四氯化碳转化的浓度为a
CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L ) 0.8 1.2 0 0
反应(mol/L ) a a a a
平衡(mol/L) 0.8-a 1.2-a a a
则平衡常数为
a×a |
(0.8-a)(1.2-a) |
0.48 |
0.8 |
故答案为:60%;0.48mol/L;
(3)实验2中,10h后达到平衡,CCl4的转化率为50%
CCl4(g)+H2(g)⇌CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L ) 1 1 0 0
反应(mol/L ) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡(mol/L) 0.5 0.5 0.5 0.5
则H2的平均反应速率=
0.5mol/L |
10h |
在此实验的平衡体系中,再加入1.0molCCl4和0.5molHCl,则会导致
[CHCl3][HCl] |
[H2][CCl4] |
故答案为:0.05mol/(L•h); 向正反应方向;
(4)CCl4+H2⇌CHCl3+HCl 此反应能自发进行,伴随有副反应,会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等.已知CCl4的沸点为 77℃,CHCl3的沸点为 61.2℃.反应是熵增加的反应,可知△H-T•△S<0,则反应是放热反应;所以温度120°C降低到 100°C,平衡正向进行,CCl4转化率大于50%;
故答案为:②;
(5)A.两边的计量数相等,容器中压强始终不变,故A错误;
B.反应热△H不变,说明消耗量与生成量相等,达平衡状态,故B正确;
C.v正(H2)=v逆(H2)=v逆(HCl),故C正确;
D.混合气体的密度保持一直不变,故D错误;
故答案为:BC.
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