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随着化工产业的迅猛发展,氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。请按要求回答下列问题:
(1)HCl直接氧化法制Cl2可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)═CuCl(s)+
1
2
Cl2(g)△H1=+83kJ•mol-1
CuCl(s)+
1
2
O2(g)═CuO(s)+
1
2
Cl2(g)△H2=-20kJ•mol-1
CuO(s)+2HCl(g)═CuCl2(s)+H2O(g)△H3=-121kJ•mol-1
写出HCl直接氧化法制Cl2的热化学方程式:
4HCl(g)+O2(g)═2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-116kJ•mol-1
4HCl(g)+O2(g)═2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-116kJ•mol-1

(2)在恒定容器中用上述HCl直接氧化法制Cl2,进料c(HCl):c(O2)分别为1:1、4:1、7:1时,HCl平衡转化率随温度变化的关系如图1所示:
①判断图中
c
HC
l
c
O
2
=1:1的曲线为
L1
L1

②按化学计量系数比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料时
c
HC
l
c
O
2
过低、过高的不利影响分别是
O2和Cl2分离能耗较高
O2和Cl2分离能耗较高
HCl转化率较低
HCl转化率较低

 ③综合上述信息,写出在一定温度的条件下进一步提高HCl的转化率的方法:
增加反应体系压强或及时分离出产物
增加反应体系压强或及时分离出产物

④观察图1,以任何一条曲线为例,平衡常数K(200℃)
大于
大于
K(300℃)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
⑤设O2初始浓度为c,计算L2对应K(300℃)=
0
.
44
c
2
×
0
.
44
c
2
0
.
12
c
4
×
0
.
78
c
0
.
44
c
2
×
0
.
44
c
2
0
.
12
c
4
×
0
.
78
c
(列出含c的计算式)。
(3)科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如图2所示:
①电源b极为
极。
②写出阳极区域反应方程式:
2HCl-2e-=Cl2↑+2H+
2HCl-2e-=Cl2↑+2H+

③电路中转移1mol电子时,阳极产生气体体积为
11.2
11.2
L(标准状况)。

【答案】4HCl(g)+O2(g)═2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-116kJ•mol-1;L1;O2和Cl2分离能耗较高;HCl转化率较低;增加反应体系压强或及时分离出产物;大于;
0
.
44
c
2
×
0
.
44
c
2
0
.
12
c
4
×
0
.
78
c
;正;2HCl-2e-=Cl2↑+2H+;11.2
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:82引用:1难度:0.6
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    (1)图1的四个过程中能量转化形式有
     

    A.2种  B.3种  C.4种  D.4种以上
    (2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
    2H2O(1)
    通电
    2H2(g)+O2(g)△H 1      2H2O(1)
    光照
    催化剂
    2H2(g)+O2(g)△H2   
    以上反应的△H1
     
    △H2(选填“<”、“>”或“=”)
    (3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
     

    (4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
    ①NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为
     

    ②镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生产氢化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动的原理,可改变的条件之一是
     

    ③一定条件下,如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢,使C7H8转化为C7H14,则电解过程中产生的气体X 为
     
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