光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成.

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  • 解题思路:(1)实验室通常用二氧化锰与浓盐酸共热的方法制备氯气;

    (2)根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式,利用盖斯定律书写该反应的热化学方程式,据此计算;

    (3)CHCl3中碳为+2价,COCl2中碳为+4价,故H2O2中氧元素化合价由-1价降低为-2价,生成H2O,由电子转移守恒与原子守恒可知可知,CHCl3、H2O2、COCl2、H2O的化学计量数为1:1:1:1,根据原子守恒故含有HCl生成;

    (4)①由图可知,8min时COCl2的平衡浓度为0.04mol/L,Cl2的平衡浓度为0.11mol/L,CO的平衡浓度为0.085mol/L,代入平衡常数表达式计算;

    ②第8min时反应物的浓度比第2min时减小,生成物浓度增大,平衡向正反应方向移动,4min瞬间浓度不变,不可能为改变压强、浓度,应是改变温度,据此结合温度对平衡影响判断;

    ③由图可知,10min瞬间Cl2浓度不变,CO的浓度降低,故改变条件为移走CO,降低CO的浓度,平衡常数不变,与8min到达平衡时的平衡常数相同,由图可知,12min时到达平衡时Cl2的平衡浓度为0.12mol/L,CO的平衡浓度为0.06mol/L,根据平衡常数计算c(COCl2).

    (1)二氧化锰与浓盐酸在加热条件下生成氯化锰、氯气与水制取氯气,反应方程式为:MnO2+4HCl(浓)

    .

    MnCl2+Cl2↑+2H2O,

    故答案为:MnO2+4HCl(浓)

    .

    MnCl2+Cl2↑+2H2O;

    (2)根据CH4、H2、和CO的燃烧热分别写出燃烧的热化学方程式:

    ①O2(g)+2H2(g)=2H2O(L)△H=-571.6kJ•mol-1

    ②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(L)△H=-890.3kJ•mol-1

    ③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.03kJ•mol-1

    利用盖斯定律将②-①-③可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g);△H=+247.3 kJ•mol-1

    即生成2molCO,需要吸热247.3 KJ,那么要得到1立方米的CO,吸热为[1000L/22.4L/mol×

    247.3kJ

    2mol]=5.52×103KJ;

    故答案为:5.52×103KJ;

    (3)CHCl3中碳为+2价,COCl2中碳为+4价,故H2O2中氧元素化合价由-1价降低为-2价,生成H2O,由电子转移守恒与原子守恒可知可知,CHCl3、H2O2、COCl2、H2O的化学计量数为1:1:1:1,根据原子守恒故含有HCl生成,故反应方程式为CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2,故答案为:CHCl3+H2O2=HCl+H2O+COCl2

    (4)①由图可知,8min时COCl2的平衡浓度为0.04mol/L,Cl2的平衡浓度为0.11mol/L,CO的平衡浓度为0.085mol/L,故该温度下化学平衡常数k=

    [0.11mol/L×0.085mol/L/0.04mol/L]=0.23mol•L-1

    故答案为:0.23mol•L-1

    ②第8min时反应物的浓度比第2min时减小,生成物浓度增大,平衡向正反应方向移动.4min瞬间浓度不变,不可能为改变压强、浓度,应是改变温度,又因为正反应为吸热反应,所以T(2)<T(8),

    故答案为:<;

    ③由图可知,10min瞬间Cl2浓度不变,CO的浓度降低,故改变条件为移走CO,降低CO的浓度,平衡常数不变,与8min到达平衡时的平衡常数相同,由图可知,12min时到达平衡时Cl2的平衡浓度为0.12mol/L,CO的平衡浓度为0.06mol/L,故:

    0.06mol/L×0.12mol/L

    c(COCl2)=0.234mol/L,解得c(COCl2)=0.031mol/L,

    故答案为:0.031.

    点评:

    本题考点: 物质的量或浓度随时间的变化曲线;化学平衡的影响因素.

    考点点评: 本题涉及化学方程式、热化学方程式的书写和化学平衡图象的有关计算,意在考查考生对反应热、化学平衡等化学反应原理掌握的情况,难度中等.