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(2011?廣州模擬)為妥善處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl4,以減少其對(duì)臭氧層的破壞.化學(xué)家研究在催化劑作用下,通過下列反應(yīng):CCl4+H2?CHCl3+HCl使CCl4轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿(CHCl3).此反應(yīng)伴隨有副反應(yīng),會(huì)生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等.已知CCl4的沸點(diǎn)為77℃,CHCl3的沸點(diǎn)為61.2℃.
(1)在密閉容器中,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后,測(cè)得如下數(shù)據(jù)(假設(shè)不考慮副反應(yīng)).
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 溫度℃ 初始CCl4濃度(mol/L) 初始H2濃度(mol/L) CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率
1 110 0.8 1.2 A
2 110 1 1 50%
3 100 1 1 B
①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為
c(CHCl3)?c(HCl)
c(CCl4)?c(H2)
c(CHCl3)?c(HCl)
c(CCl4)?c(H2)
,在110℃時(shí)平衡常數(shù)為
1
1

②實(shí)驗(yàn)1中,CCl4的轉(zhuǎn)化率A
大于
大于
50%(填“大于”、“小于”或“等于”).
③實(shí)驗(yàn)2中,10h后達(dá)到平衡,H2的平均反應(yīng)速率為
0.05mol/(L?h)
0.05mol/(L?h)

④實(shí)驗(yàn)3中,B的值
D
D
(選填序號(hào)).
A.等于50%;    B.大于50%
C.小于50%;        D.從本題資料無法判斷
(2)120℃時(shí),在相同條件的密閉容器中,分別進(jìn)行H2的初始濃度為2mol/L和4mol/L的實(shí)驗(yàn),測(cè)得反應(yīng)消耗CCl4的百分率(x%)和生成物中CHCl3的百分含量(y%)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系如圖(圖中實(shí)線是消耗CCl4的百分率變化曲線,虛線是產(chǎn)物中CHCl3的百分含量變化曲線).
①在圖中的四條線中,表示H2起始濃度為2mol/L的實(shí)驗(yàn)消耗CCl4的百分率變化曲線是
c
c
(選填序號(hào)).
②根據(jù)如圖曲線,氫氣的起始濃度為
4
4
 mol/L時(shí),有利于提高CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分含量.你判斷的依據(jù)是
從圖中可見,4mol/L的a、b曲線比2mol/L的c、d曲線CCl4轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分率的數(shù)值均高
從圖中可見,4mol/L的a、b曲線比2mol/L的c、d曲線CCl4轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分率的數(shù)值均高
分析:(1)①因CCl4的沸點(diǎn)為77℃,CHCl3的沸點(diǎn)為61.2℃,所以在110℃或100℃反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)均為氣態(tài),其平衡常數(shù)K=
c(CHCl3)?c(HCl)
c(CCl4)?c(H2)
;110℃時(shí),由實(shí)驗(yàn)2可知反應(yīng)中各物質(zhì)的平衡濃度均為0.5mol/L,代入表達(dá)式計(jì)算得平衡常數(shù);
②實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)溫度相同,所以其平衡常數(shù)相同,利用平衡常數(shù)相等,可以求出實(shí)驗(yàn)1中CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率,然后與50%比較;
③根據(jù)v=
△c
△t
計(jì)算v(H2);
④對(duì)于實(shí)驗(yàn)3,因溫度不同,又不知該反應(yīng)的熱效應(yīng),所以無法判斷轉(zhuǎn)化率的大�。�
(2)氫氣濃度越大反應(yīng)越快,消耗CCl4的百分率變化就越快,相反就比較慢,據(jù)此判斷;
由圖象可知,氫氣的濃度為4mol/L,CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分含量均得到提高.
解答:解:(1)①因CCl4的沸點(diǎn)為77℃,CHCl3的沸點(diǎn)為61.2℃,所以在110℃或100℃反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)均為氣態(tài),其平衡常數(shù)K=
c(CHCl3)?c(HCl)
c(CCl4)?c(H2)
;
110℃時(shí),實(shí)驗(yàn)2中,10h后達(dá)到平衡,CCl4的轉(zhuǎn)化率為50%,
             CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L):1        1        0          0
變化(mol/L):0.5     0.5      0.5        0.5
平衡(mol/L):0.5     0.5       0.5       0.5 
則平衡常數(shù)k=
0.5×0.5
0.5×0.5
=1,
故答案為:
c(CHCl3)?c(HCl)
c(CCl4)?c(H2)
;1;
②實(shí)驗(yàn)1中,設(shè)平衡時(shí)四氯化碳的濃度變化量為amol/L,則:
              CCl4(g)+H2(g)?CHCl3(g)+HCl(g),
起始(mol/L ) 0.8       1.2     0         0
反應(yīng)(mol/L ) a         a       a         a 
平衡(mol/L) 0.8-a      1.2-a    a         a
a×a
(0.8-a)×(1.2-a)
=1,解得a=0.48,則CCl4的轉(zhuǎn)化率為
0.48mol/L
0.8mol/L
×100%=60%>50%,故答案為:大于;
③由②中計(jì)算可知,平衡時(shí)氫氣的濃度變化量為0.5mol/L,則v(H2)=
0.5mol/L
10h
=0.05mol/(L?h),故答案為:0.05mol/(L?h);
④對(duì)于實(shí)驗(yàn)3,因溫度不同,又不知該反應(yīng)的熱效應(yīng),所以無法判斷轉(zhuǎn)化率的大小,故答案為:D;
(2)①由圖象可知,氫氣濃度越大反應(yīng)越快,消耗CCl4的百分率變化就越快,相反就比較慢,所以H2起始濃度為2mol/L時(shí),消耗CCl4的百分率變化曲線是c,
故答案為:c;
②由圖象可知,a、b表示氫氣的濃度為4mol/L的曲線,CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分含量均得到提高,
故答案為:4;從圖中可見,4mol/L的a、b曲線比2mol/L的c、d曲線CCl4轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分率的數(shù)值均高.
點(diǎn)評(píng):本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算與應(yīng)用、影響化學(xué)平衡的因素,難度中等,注意掌握三段式計(jì)算與平衡常數(shù)的應(yīng)用.
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