Question

（14分）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Cl₂在活性炭催化下合成。

（1）实验室中常用来制备氯气的化学方程式为：                  ;

（2）实验室中可用氯仿（CHCl₃）与双氧水直接反应制备光气，其反应的化学方程式为__            ；

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

①计算反应在第8 min时的平衡常数K = __________（保留小数点后三位）

②比较第2 min反应温度T（2）与第8 min反应温度（T8）的高低：T（2）____T（8）（填“<”、“>”或“=”）；

③若12 min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时c（COCl₂）= ______mol/L；

④比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v （2—3）、v（5—6）、v （l2－13）表示]的大小___________；

⑤比较反应物COCl₂在5－6 min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____________。

Answer

（1）MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O

（2）CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2

（3）①0.234mol·L-1 ②＜ ③0.031 ④ v（5-6）＞v（2-3）=v（12-13）

⑤＞；在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大

【解析】

试题分析：（1）实验室用浓盐酸与MnO2混合加热制Cl2，反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2↑+2H2O。

（2）氯仿（CHCl3）与双氧水直接反应制备光气（COCl2），由CHCl3生成COCl2，碳的化合价由+2升高到+4，升高2价，由H2O2生成H2O化合价降低2，所以上述物质的计量数均为1，即CHCl3+H2O2—→COCl2+H2O，依据Cl守恒还应有HCl生成，则反应的化学方程式为CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2

（3）①c（Cl2）＝0.11 mol•L－1、c（CO）＝0.085 mol•L－1、c（COCl2）＝0.04 mol•L－1，代入K＝≈0.234 mol•L－1；

②第4 min时，Cl2与CO的浓度均逐渐增大，再结合此反应正向为吸热反应，所以第4 min时改变的条件一定是升高温度，T（2）＜T（8）；

③用平衡常数进行求解，此温度下K＝＝0.234 mol•L－1＝可知c（COCl2）≈0.031 mol•L－1；

④根据化学反应速率的定义，可知反应在2～3 min和12～13 min处于平衡状态，CO的平均反应速率为0，在5～6min时，反应向正反应进行，CO的平均反应速率为：v（5～6）＞v（2～3）=v（12～13）；

⑤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）。

考点：考查氯气的实验室制法，化学方程式的书写，化学平衡常数的计算，影响化学反应速率的因素。