Question

5．化工生產(chǎn)中原料轉(zhuǎn)化與利用非常重要，現(xiàn)有反應(yīng)：CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl，查閱資料可知沸點(diǎn)：CCl₄為77℃，CHCl₃為61.2℃．在密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得下表數(shù)據(jù)（假設(shè)不考慮副反應(yīng)）．

實(shí)驗(yàn) 序號	溫度℃	初始CCl4濃度 （mol•L-1）	初始H2濃度（mol•L-1）	CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率
1	110	1	1.2	a
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	b

（1）在100℃時(shí)，此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$；在110℃時(shí)的平衡常數(shù)為1．
（2）在實(shí)驗(yàn)2中，若1小時(shí)后反應(yīng)達(dá)到平衡，則H₂的平均反應(yīng)速率為0.5mol/（L．h），在此平衡體系中再加入0.5molCCl₄和1.0molHCl，平衡將向逆 方向移動(dòng)．（填正、逆或不移動(dòng)）
（3）實(shí)驗(yàn)1中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率a＞50%（填“＞”、“=”或“＜”）．實(shí)驗(yàn)3中，b的值D （填字母序號）．
A．等于50%      B．大于50%      C．小于50%   D．由本題所給資料無法判斷．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)平衡常數(shù)是指：一定溫度下，可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)，生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比，固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出；
110℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中達(dá)到平衡時(shí)CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%，平衡時(shí)CCl₄的濃度變化量=1mol/L×50%=0.5mol/L，則：
             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
代入平衡常數(shù)K=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$計(jì)算；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算氫氣表示的反應(yīng)速率；
判斷濃度商Qc與平衡常數(shù)相對大小，若Qc=K，處于平衡狀態(tài)，若Qc＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，若Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行；
（3）實(shí)驗(yàn)1、2溫度相同，實(shí)驗(yàn)1等效在實(shí)驗(yàn)2的基礎(chǔ)上增大氫氣濃度，平衡正向移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)1中的CCl₄的轉(zhuǎn)化率較大；
對于實(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�。�

解答 解：（1）因CCl₄的沸點(diǎn)為77℃，CHCl₃的沸點(diǎn)為61.2℃，所以在100℃反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)均為氣態(tài)，CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$，
110℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中達(dá)到平衡時(shí)CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%，平衡時(shí)CCl₄的濃度變化量=1mol/L×50%=0.5mol/L，則：
             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=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$=$\frac{0.5×0.5}{0.5×0.5}$=1，
故答案為：$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$；1；
（2）實(shí)驗(yàn)2中，若1小時(shí)后反應(yīng)達(dá)到平衡，則H₂的平均反應(yīng)速率為$\frac{0.5mol/L}{1h}$=0.5mol/（L．h）；
在此平衡體系中再加入0.5molCCl₄和1.0molHCl，由K=$\frac{c（CHC{l}_{3}）×c（HCl）}{c（CC{l}_{4}）×c（{H}_{2}）}$可知，濃度商Qc＞K=1，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，
故答案為：0.5mol/（L．h）；逆；
（3）實(shí)驗(yàn)1、2溫度相同，實(shí)驗(yàn)1等效在實(shí)驗(yàn)2的基礎(chǔ)上增大氫氣濃度，平衡正向移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)1中的CCl₄的轉(zhuǎn)化率較大，故CCl₄的轉(zhuǎn)化率a＞50%，
對于實(shí)驗(yàn)3，因溫度與實(shí)驗(yàn)1、2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．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算與影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算及應(yīng)用等，難度中等，注意掌握三段式計(jì)算與平衡常數(shù)的應(yīng)用．