Question

（2011?廣州模擬）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)家研究在催化劑作用下，通過下列反應(yīng)：CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl使CCl₄轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．此反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)，會生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃．
（1）在密閉容器中，該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)后，測得如下數(shù)據(jù)（假設(shè)不考慮副反應(yīng)）．

實驗序號	溫度℃	初始CCl4濃度（mol/L）	初始H2濃度（mol/L）	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)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

，在110℃時平衡常數(shù)為

1

．
②實驗1中，CCl₄的轉(zhuǎn)化率A

大于

50%（填“大于”、“小于”或“等于”）．
③實驗2中，10h后達到平衡，H₂的平均反應(yīng)速率為

0.05mol/（L?h）

．
④實驗3中，B的值

D

（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
（2）120℃時，在相同條件的密閉容器中，分別進行H₂的初始濃度為2mol/L和4mol/L的實驗，測得反應(yīng)消耗CCl₄的百分率（x%）和生成物中CHCl₃的百分含量（y%）隨時間（t）的變化關(guān)系如圖（圖中實線是消耗CCl₄的百分率變化曲線，虛線是產(chǎn)物中CHCl₃的百分含量變化曲線）．
①在圖中的四條線中，表示H₂起始濃度為2mol/L的實驗消耗CCl₄的百分率變化曲線是

c

（選填序號）．
②根據(jù)如圖曲線，氫氣的起始濃度為

4

 mol/L時，有利于提高CCl₄的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl₃的百分含量．你判斷的依據(jù)是

從圖中可見，4mol/L的a、b曲線比2mol/L的c、d曲線CCl₄轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl₃的百分率的數(shù)值均高

．

Answer 1

分析：（1）①因CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃，所以在110℃或100℃反應(yīng)時各物質(zhì)均為氣態(tài)，其平衡常數(shù)K=

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

；110℃時，由實驗2可知反應(yīng)中各物質(zhì)的平衡濃度均為0.5mol/L，代入表達式計算得平衡常數(shù)；
②實驗1和實驗2的反應(yīng)溫度相同，所以其平衡常數(shù)相同，利用平衡常數(shù)相等，可以求出實驗1中CCl₄的平衡轉(zhuǎn)化率，然后與50%比較；
③根據(jù)v=

△c

△t

計算v（H₂）；
④對于實驗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)化率的大小；
（2）氫氣濃度越大反應(yīng)越快，消耗CCl₄的百分率變化就越快，相反就比較慢，據(jù)此判斷；
由圖象可知，氫氣的濃度為4mol/L，CCl₄的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl₃的百分含量均得到提高．

解答：解：（1）①因CCl₄的沸點為77℃，CHCl₃的沸點為61.2℃，所以在110℃或100℃反應(yīng)時各物質(zhì)均為氣態(tài)，其平衡常數(shù)K=

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

；
110℃時，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
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=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1，
故答案為：

c(CHCl3)?c(HCl)

c(CCl4)?c(H2)

；1；
②實驗1中，設(shè)平衡時四氯化碳的濃度變化量為amol/L，則：
              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

a×a

(0.8-a)×(1.2-a)

=1，解得a=0.48，則CCl₄的轉(zhuǎn)化率為

0.48mol/L

0.8mol/L

×100%=60%＞50%，故答案為：大于；
③由②中計算可知，平衡時氫氣的濃度變化量為0.5mol/L，則v（H₂）=

0.5mol/L

10h

=0.05mol/（L?h），故答案為：0.05mol/（L?h）；
④對于實驗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)化率的大小，故答案為：D；
（2）①由圖象可知，氫氣濃度越大反應(yīng)越快，消耗CCl₄的百分率變化就越快，相反就比較慢，所以H₂起始濃度為2mol/L時，消耗CCl₄的百分率變化曲線是c，
故答案為：c；
②由圖象可知，a、b表示氫氣的濃度為4mol/L的曲線，CCl₄的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl₃的百分含量均得到提高，
故答案為：4；從圖中可見，4mol/L的a、b曲線比2mol/L的c、d曲線CCl₄轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl₃的百分率的數(shù)值均高．

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．