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)+12Cl2(g)△H1=+83kJ•mol-1
CuCl(s)+12O2(g)═CuO(s)+12Cl2(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-14HCl(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(HCl)c(O2)=1:1的曲线为L1L1。
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(HCl)c(O2)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℃)=(0.44c)2×(0.44c)2(0.12c)4×0.78c(0.44c)2×(0.44c)2(0.12c)4×0.78c(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极为正正极。
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11.211.2L(标准状况)。
1
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1
2
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c
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HC
l
)
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HC
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【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;;正;2HCl-2e-=Cl2↑+2H+;11.2
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【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)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通电2H2(g)+O2(g)△H2光照催化剂
以上反应的△H1
(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.
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