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C1₂在活性炭催化下合成。

    （1）实验室中可用氯仿(CHC1₃)与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为                       ；

（2）工业上利用天然气(主要成分为CH₄)与CO₂进行高温重整制备CO，已知CH₄、H₂ 和CO的燃烧热(△H)分别为−890.3kJ∙mol⁻¹、−285. 8 kJ∙mol⁻¹和−283.0 kJ∙mol⁻¹，则1molCH₄与CO₂反应的热化学方程式是                                               

    （3）COCl₂的分解反应为COCl₂(g)Cl₂(g)＋CO(g) △H=＋108kJ·mol^－1 。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下同所示(第10min到14min的COCl₂浓度变化曲线未示出)：

①比较第2 min反应温度T（2）与第8min反应温度T（8）的高低：T（2） ____ T（8）(填“<”、“>”或“=”)

②比较反应物COCl₂在5−6min和15−16 min时平均反应速率的大小：v(5−6)

          v(15−16)(填“<”、“>”或“=”)，原因是                。

③计算反应在第8 min时的平衡常数K=           ；（列出计算过程，结果保留两位小数）

Answer

（1） CHCl3＋H2O2HCl＋H2O＋COCl2（3分）（漏写物质0分，配平错误扣1分）

（2） CH4（g）+ CO2（g）= 2CO（g）+ 2H2（g）；△H= + 247.3kJ·mol-1（3分）

（热反应方程式2分，反应热1分，漏写物质状态扣2分，反应热正负号写错0分）

（3） ①<（2分）；

②> （2分）；在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大（2分）（只写出浓度或者速率的变化得1分）

③0.23mol·L－1（4分）

COCl2(g) Cl2(g) ＋ CO(g)

平衡浓度（mol/L） 0.04 0.11 0.85 （1分）

K＝＝ ＝0.23 mol·L-1

【解析】

试题分析：（1）实验室中可用氯仿(CHC13)与双氧水直接反应制备光气，根据元素守恒可知产物还应有HCl和水，故方程式为CHCl3＋H2O2HCl＋H2O＋COCl2；（2）根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式：①O2（g）+2H2（g）=2H2O（L）△H=-571.6kJ•mol-1；②CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（L）△H=-890.3kJ•mol-1；③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.03kJ•mol-1，利用盖斯定律将②-①-③可得：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.3 kJ•mol-1。（3）①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）；②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）；③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K＝＝＝0.23 mol·L-1 。

考点：考查热化学方程式、化学反应速率、化学平衡常数等相关知识。