Question

初始温度为t ℃，向三个密闭的容器中按不同方式投入反应物，发生反应：4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝－116 kJ·mol^－1，测得反应的相关数据如下：

容 器	容器类型	初始 体积	初始压 强/Pa	反应物投入量/mol	平衡时Cl2的 物质的量/mol
HCl	O2	Cl2	H2O
Ⅰ	恒温恒容	1 L	2×10^5	4	1	0	0	1
Ⅱ	绝热恒容	1 L	p2	0	0	2	2	a
Ⅲ	恒温恒压	2 L	p3	8	2	0	0	b

下列说法正确的是(　)

A.反应4HCl(g)＋O₂(g)⇌2Cl₂(g)＋2H₂O(l)的ΔH>－116 kJ·mol^－1

B.a>1, b>2

C.p₂＝1.6×10⁵ Pa,  p₃＝4×10⁵ Pa

D.若起始向容器Ⅰ中充入0.5 mol HCl、0.5 mol O₂、0.5 mol Cl₂和0.5 mol H₂O，则反应向逆反应方向进行

Answer

BD

【解析】

三个容器中，Ⅰ与Ⅱ均为恒容容器，差别在于前者恒温，后者绝热；不妨设想容器Ⅳ，其与容器Ⅰ其余的条件相同，仅投料方式按照容器Ⅱ中的投料方式进行，那么容器Ⅳ中的平衡与Ⅰ中的等效，容器Ⅳ中的反应达到平衡时，Cl2的物质的量为1mol。容器Ⅲ相比于容器Ⅰ，体积扩大了一倍，初始投料也增加了一倍，但容器Ⅲ是在恒温恒压的条件下反应的；不妨设想容器Ⅴ，其与容器Ⅲ的其他的条件相同，仅容器类型更改为恒温恒容的容器，那么容器Ⅴ中的平衡状态与Ⅰ中的等效，容器Ⅴ中的反应达到平衡时，Cl2的物质的量为2mol。

A．生成液态水相比于生成气态水，同等条件下放出的热量更多，放热越多反应的越小，因此反应4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(l)的＜-116kJ/mol，A项错误；

B．构造的容器Ⅳ的类型是恒温恒容，容器Ⅱ的类型是绝热恒容，二者都是逆向反应建立的平衡状态，容器Ⅱ由于是绝热的，所以容器Ⅱ中的温度会越来越低，不利于反应逆向进行，相比于容器Ⅳ达到平衡时消耗的Cl2更少，所以a＞1；构造的容器Ⅴ的类型为恒温恒容，容器Ⅲ的类型为恒温恒压，二者都是正向反应建立的平衡，由于容器Ⅴ为恒容容器，所以反应开始后容器Ⅴ中的压强逐渐小于容器Ⅲ中的压强，压强越小越不利于反应正向进行，因此平衡时，容器Ⅴ中的Cl2的量小于容器Ⅲ中的，所以b＞2，B项正确；

C．三个容器的初始温度相同，根据公式，容器Ⅰ与Ⅱ，体积相同，那么，所以；容器Ⅰ与Ⅲ，体积之比为1:2，物质的量之比也为1:2，所以二者压强相等，所以，C项错误；

D．容器Ⅰ达到平衡时，氯气为1mol，由反应方程式可知，HCl的物质的量为2mol，O2的物质的量为0.5mol，H2O的物质的量为1mol；该容器体积为1L，所以在此温度下，该反应的平衡常数为：；若初始时，向容器中充入均为0.5mol的四种物质，则，所以反应逆向进行，D项正确；

答案选BD。