Question

為妥善處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl₄，以減少其對臭氧層的破壞．化學(xué)家研究在催化條件下，通過下列反應(yīng)，使CCl₄轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿（CHCl₃）：CCl₄+H₂ 

催化劑

加熱

CHCl₃+HCl．
已知CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃．
（1）密閉容器中，該反應(yīng)在某催化劑下進行10h后均達平衡，測得如下數(shù)據(jù)（不考慮副反應(yīng)）．

實驗序號	溫度℃	初始CCl4濃度（mol?L-1）	初始H2濃度（mol?L-1）	CCl4的轉(zhuǎn)化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①實驗1中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率A

 

50%（填“＞”、“＜”或“=”）．
②實驗2中，10h后達到平衡．在此實驗的平衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，平衡將向

 

方向移動．
③實驗3中，B的值

 

：A．等于50%   B．大于50%   C．小于50%   D．從本題資料，無法判斷
（2）為從平衡體系CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl中分離得到CHCl₃，請你結(jié)合題給信息設(shè)計合理的方案，用簡要的文字表示：

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡建立的過程

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①先根據(jù)圖表數(shù)據(jù)計算①的平衡常數(shù)利用平衡三段式計算出各物質(zhì)的平衡濃度，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式計算；
②根據(jù)速率概念和不同溫度下的平衡常數(shù)來判斷；
③根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響分析反應(yīng)熱量變化和平衡移動來解答；
（2）依據(jù)物質(zhì)沸點大小分析分離方法；

解答： 解：（1）①實驗2中，10h后達到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反應(yīng)（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)為=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1；
實驗1中，設(shè)四氯化碳轉(zhuǎn)化的濃度為a
              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
則平衡常數(shù)為

c(CHCl3)c(HCl)

c(H2)c(CCl4)

=

a×a

(0.8-a)(1.2-a)

=1，所以a=0.48mol/L，則CCl₄的轉(zhuǎn)化率為

0.48mol/L

0.8mol/L

×100%=60%＞50%，
故答案為：＞；
②實驗2中，10h后達到平衡，CCl₄的轉(zhuǎn)化率為50%
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1         1       0          0
反應(yīng)（mol/L ） 0.5       0.5    0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5        0.5    0.5        0.5 
在此實驗的平衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，則會導(dǎo)致

c(CHCl3)c(HCl)

c(H2)c(CCl4)

增大，大于1，則平衡逆向進行，
故答案為：逆反應(yīng)；
③CCl₄+H₂

催化劑 .

△

CHCl₃+HCl 此反應(yīng)能自發(fā)進行，伴隨有副反應(yīng)，會生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點為 77℃，CHCl₃的沸點為 61.2℃．反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)，可知△H-T?△S＜0，則反應(yīng)是放熱反應(yīng)；所以溫度110°C降低到 100°C，平衡正向進行，CCl₄轉(zhuǎn)化率大于50%；
故答案為：B；
（2）從平衡體系CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl中分離得到CHCl₃，已知CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃，先把平衡體系中的混合物降溫到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液態(tài)混合物，再分餾得到CHCl₃；
故答案為：先把平衡體系中的混合物降溫到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液態(tài)混合物，再分餾得到CHCl₃；

點評：本題考查化學(xué)平衡計算、化學(xué)反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡常數(shù)計算與應(yīng)用、影響化學(xué)平衡的因素，難度中等，注意掌握三段式計算與平衡常數(shù)的應(yīng)用．