Question

用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HC1。利用反应A，可实现氯的循环利用。

反应A：4HCl＋O₂2Cl₂＋2H₂O

（1）已知:Ⅰ、反应A中， 4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量。

Ⅱ、

①反应A的热化学方程式是________________________。

②断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为__________kJ，H₂O中H—0 键比HCl中H—Cl键（填“强”或“弱”）_______________。

（2）合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氨的转化率。某工厂测得合成塔中N₂、H₂混合气体的密度为0.5536g/L（标准状况），从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L（标准状况）。该合成氨厂N₂的转化率为___________。

Answer

（1）①4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) △H=—115.6kJ/mol ；

②32（或31.9）；强（2）25%

【解析】

试题分析：（1）①反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g)每4mol氯化氢被氧化，放出115.6kJ的热量， 则此反应的热化学方程式为4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) △H=—115.6kJ/mol；

②设H—O键的键能为x，H—Cl键的键能为y，则有－115．6＝－2×243－4x＋4y＋498，化简得x－y＝31．9，即断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为31．9 kJ，H2O中H—O键比HCl中H—Cl键强。

（2）设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x，氢气物质的量分数为（1-x），依题意得：

28x+2（1-x）=0.553 6 g·L-1×22.4 L·mol-1，解得x=0.4，则

设起始有氮气2 mol，氢气为3 mol，氮气转化了y mol

N2 + 3H2 2NH3

起始物质的量 2 mol 3 mol 0 mol

转化物质的量 y mol 3y mol 2y mol

平衡物质的量 （2-y）mol （3-3y）mol 2y mol

n总=（2-y）mol+（3-3y） mol+2y mol=（5-2y）mol

根据反应前后气体质量守恒可知

=0.693 g·L-1×22.4 L·mol-1解得y=0.5

N2的转化率为×100%=25%。

【考点定位】考查反应热计算、可逆反应计算

【名师点晴】掌握键能与反应热的关系以及灵活应用三段式是解答该题的关键。即反应热ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量。于比较复杂的化学反应速率的计算题一般按以下步骤（即三段式）：

①写出有关反应的化学方程式；

②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；

③根据已知条件列方程式计算。

例如：反应 mA ＋ nBpC

起始浓度/(mol·L－1) a b c

转化浓度/(mol·L－1) x

某时刻浓度/(mol·L－1) a－x b－ c＋