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?CHCl₃+HCl此反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)，會生成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)到平衡后，測得如下數(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	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①此反應(yīng)在110℃時平衡常數(shù)為

1

．
②實(shí)驗(yàn)1中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率A

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）

．在此實(shí)驗(yàn)的平衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，平衡將向

逆反應(yīng)

方向移動．
④實(shí)驗(yàn)3中，B的值

B

（選填序號）
A．等于50% B．大于50%  C．小于50%
D．從本題資料，無法判斷．

Answer 1

分析：①先根據(jù)平衡三段式計(jì)算出各物質(zhì)的平衡濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)的公式計(jì)算；
②先根據(jù)①的平衡常數(shù)利用平衡三段式計(jì)算出各物質(zhì)的平衡濃度，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式計(jì)算；
③根據(jù)速率概念和不同溫度下的平衡常數(shù)來判斷；
④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．

解答：解：①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
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

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1，故答案為：1；
②實(shí)驗(yàn)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

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

=

a×a

(0.8-a)(1.2-a)

=1，所以a=0.48mol/L，則CCl₄的轉(zhuǎn)化率為

0.48

0.8

×100%=60%＞50%，
故答案為：大于；
③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
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H₂的平均反應(yīng)速率=

0.5mol/L

10h

=0.05mol/（L?h）；
在此實(shí)驗(yàn)的平衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，則會導(dǎo)致

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

增大，大于1，則平衡逆向進(jìn)行，
故答案為：0.05mol/（L?h）；逆反應(yīng)；
④CCl₄+H₂

催化劑

△

CHCl₃+HCl 此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，伴隨有副反應(yīng)，會生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點(diǎn)為 77℃，CHCl₃的沸點(diǎn)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(jìn)行，CCl₄轉(zhuǎn)化率大于50%；
故答案為：B．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算，側(cè)重于化學(xué)平衡常數(shù)的概念分析和計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡的三段式計(jì)算，反應(yīng)速率的概念計(jì)算應(yīng)用，題目難度較大．