Question

(1)用O₂将HCl转化为Cl₂，可提高效益，减少污染.传统上该转化通过如图所示的催化剂循环实现，其中，反应①为 2HCl(g)+CuO(s)=H₂O(g)+CuCl₂(s)   反应②生成1molCl₂(g)的反应热为，则总反应的热化学方程式为_______________(反应热△H用含和的代数式表示)。

(2)在容积为1L的密闭容器中，通入一定量的N₂O₄，发生反应N₂O₄(g) ⇌2NO₂(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：

①该反应的____________0（填“>”或“<”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如下表所示。在0～60s时段，反应速率υ(N₂O₄)为_________mol·L^-1·s^-1；40s时C2___________0.10mol/L（填“>”或“<”）。

②100℃时达平衡后，改变反应温度为，c(N₂O₄)以0.0020 mol·L·s的平均速率降低，经10s又达到平衡。则T______100℃（填“>”或“<”）。

③计算温度T时反应的平衡常数K___________。

(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向___________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，N₂O₄的转化率______（填“增大”或“减小”）。

时间（s）	0	20	40	60	80
N2O4浓度 （mol/L)	0.10	0.06	C1	0.04	0.04
NO2浓度 （mol/L)	0	0.08	C2	0.12	0.12

Answer

2HCl(g)+O2(g)=Cl2(g)+H2O(g) △H=△H1+△H2(其他合理答案同样给分） > 0.001 > > 1.28(其他合理答案同样给分） 逆反应 减小

【解析】

(1)由图示可知，整个过程为：4HCl+O2=2Cl2+2H2O，反应②生成1molCl2(g)的反应热为△H2，则反应热化学方程式为：CuCl2(g)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2，根据盖斯定律(①+②)×2可得总反应的热化学方程式；

(2)①随温度的升高，混合气体的颜色变深，化学平衡向正反应方向移动，据此判断；反应速率利用公式υ=计算得到；随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢；

②N2O4的浓度降低，平衡向正反应方向移动，由于正反应方向吸热，T＞100℃；
③计算T℃时两种物质的浓度，计算得到化学平衡常数；
(3)反应容器的容积减少一半，压强增大，根据反应前后气体体积大小判断化学平衡移动方向．

(1)由图示可知，整个过程为：4HCl+O2=2Cl2+2H2O，反应①为：2HCl(g)+CuO(s)⇌H2O(g)+CuCl2(s)△H1，反应②生成1molCl2(g)的反应热为△H2，则反应热化学方程式为：CuCl2(g)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2，根据盖斯定律(①+②)×2可得总反应的热化学方程式：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H=2(△H1+△H2)；

(2)①随温度的升高，混合气体的颜色变深，化学平衡向正反应方向移动，即△H＞0；0～60s时段，N2O4浓度变化为：0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，υ(N2O4)==0.0010mol•L-1•s-1；若0～60s时段速率是均衡的，则C2应为(0.08+)mol/L=0.10mol/L，而事实上随时间的推移浓度减少，反应速率减慢，则40s时C2 大于0.10mol/L；

②N2O4的浓度降低，平衡向正反应方向移动，由于正反应方向吸热，T＞100℃；

③平衡时，c(NO2)=0.120mol•L-1+0.0020mol•L-1•s-1×10s×2=0.16mol•L-1，c(N2O4)=0.040mol•L-1-0.0020mol•L-1•s-1×10s=0.020mol•L-1，K2==1.28mol/L；

(3)反应容器的容积减少一半，压强增大，正反应方向气体体积增大，增大压强向着气体体积减小的方向移动，N2O4的转化率减小。