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，发生如下反应：4HCl(g)＋O₂(g)2Cl₂(g)＋2H₂O(g) ΔH＝－116kJ·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	1L		4	1	0	0	1
II	绝热恒容	1L	p2	0	0	2	2	a
III	恒温恒压	2L	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＝1.6×10⁵Pa，p₃＝4×10⁵Pa

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．4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－116kJ·mol－1，反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(l)，生成液态水，气态水变液态水放出热量，因此ΔH＜－116 kJ·mol－1，故Ａ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，故B正确；

C．根据阿伏加德罗定律PV=nRT可知，温度相同，体积相同，则压强之比等于物质的量之比，解得p2＝1.6×105Pa，III容器体积和加入的物质的量都是I容器的2倍，因此压强相同p3＝2×105Pa，故C错误；

D．，反应容器Ⅰ平衡常数，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，故D正确。

综上所述，答案为BD。