Question

【題目】用Cl2生產(chǎn)含氯有機(jī)物時(shí)會(huì)產(chǎn)生HCl，利用如下反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)氯的循環(huán)利用。4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)+Q(Q>0)在2L密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，在不同時(shí)間測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

物質(zhì) 物質(zhì)的量 (mol) 時(shí)間	HCl(g)	O2(g)	H2O(g)	Cl2(g)
0min	4	1	0	0
2min	1.2	0.3	1.4
3min	1.2	0.3	1.4
4min	1.0	0.35	1.5

(1)計(jì)算0~2min內(nèi)Cl2的平均生成速率___________________。 該反應(yīng)合適的溫度范圍是380~440℃，選擇該溫度范圍可能的原因是：①加快反應(yīng)速率；②_______________________________。

(2)工業(yè)上用傳感器檢測(cè)反應(yīng)容器中的氣體壓強(qiáng)，當(dāng)壓強(qiáng)保持不變時(shí)，表面反應(yīng)已達(dá)平衡。能通過(guò)檢測(cè)壓強(qiáng)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的理由是__________________________。

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，在3~4min之間改變了某一條件造成平衡移動(dòng)。表中數(shù)據(jù)說(shuō)明平衡向____移動(dòng)(填“左”或“右”)；達(dá)到新平衡后，與原來(lái)相比平衡常數(shù)_______(填“變大”、“變小”、“不變”)。

(4)Cl2也可用于制備新型凈水劑高鐵酸鈉(Na2FeO4)。配平制備反應(yīng)的化學(xué)方程式___Fe(NO3)3+___NaOH+___Cl2→___Na2FeO4+___NaNO3+___NaCl+___H2O若反應(yīng)消耗3.36L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目是________。

(5)用Na2FeO4殺菌消毒的優(yōu)點(diǎn)是還原產(chǎn)物具有凈水作用，缺點(diǎn)是還原產(chǎn)物會(huì)對(duì)鐵制水管造成腐蝕，造成腐蝕的原理有________________________________________。

Answer 1

【答案】0.35mol/(Lmin) 催化劑活性較高 該反應(yīng)反應(yīng)物的系數(shù)之和與產(chǎn)物的系數(shù)之和不相等，反應(yīng)前后會(huì)有氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變，因此壓強(qiáng)會(huì)隨氣體的物質(zhì)的量的變化而改變，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，可以知道氣體的物質(zhì)的量不發(fā)生改變，因此說(shuō)反應(yīng)達(dá)到了平衡 右 不變 2 16 3 2 6 6 8 0.3NA Na2FeO4在殺菌消毒時(shí)，本身被還原為Fe3+，Fe3+與單質(zhì)鐵發(fā)生反應(yīng)使其溶解

【解析】

根據(jù)定義計(jì)算反應(yīng)速率，根據(jù)反應(yīng)條件逆推選擇的原理，由化學(xué)平衡的特征判斷平衡標(biāo)志，據(jù)平衡移動(dòng)原理判斷平衡移動(dòng)方向，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平氧化還原反應(yīng)方程式。

(1)據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率定義，0~2min內(nèi)v(Cl2)=v(H2O)==0.35mol/(L·min)。主要從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡角度選擇反應(yīng)的合適溫度范圍，化工生產(chǎn)中常用催化劑，必須考慮其活性溫度。

(2)反應(yīng)“4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)”前后氣體分子數(shù)有變化，在恒溫恒容條件下，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量也不變，表明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡。

(3)從表中數(shù)據(jù)知，2~3min之間建立了化學(xué)平衡；3~4min之間改變的一個(gè)條件為增加0.1molO2。據(jù)平衡移動(dòng)原理，化學(xué)平衡向右移動(dòng)。因化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，新平衡時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)不變。

(4)反應(yīng)中鐵從+3升到+6價(jià)，氯從0降到－1價(jià)，據(jù)化合價(jià)升降相等得2Fe(NO3)3——3Cl2，進(jìn)而觀察配平其它物質(zhì)，2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2→2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O。反應(yīng)中消耗氯氣與轉(zhuǎn)移電子的關(guān)系為3Cl2~6e-，則消耗3.36L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，即0.15mol氯氣，則轉(zhuǎn)移電子0.3mol。

(5)用Na2FeO4殺菌消毒時(shí)，其還原產(chǎn)物是Fe3+，它可水解生成氫氧化鐵膠體，具有凈水作用；Fe3+會(huì)與鐵反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+，腐蝕鐵制水管。