Deacon直接氧化法可将HCl转化为Cl2,提高效益,减少污染,反应原理为:4HCl(g)+O2(g)═2Cl2(g)+2H2O(g)。
(1)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行:
CuCl2(s)═CuCl(s)+12Cl2(g)ΔH1=+83kJ•mol-1
CuCl(s)+12O2(g)═CuO(s)+12Cl2(g)ΔH2=-20kJ•mol-1
CuO(s)+2HCl(g)═CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ•mol-1
则上述总反应的热化学方程式为 4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116 kJ•mol-14HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116 kJ•mol-1。
(2)在一刚性容器中,当进料浓度比c(HCl):c(O2)=4:1时,实验测得HCl平衡转化率随温度变化的α(HCl)-T曲线如图1:

①一定温度下,下列选项表明该反应一定达到平衡状态的是 BCEBCE(填标号)。
A.HCl与O2的物质的量之比不改变
B.HCl与Cl2的物质的量之比不改变
C.容器内的压强不再改变
D.断裂nmolH-Cl键的同时形成nmolH-O键
E.混合气体的平均相对分子质量不变
②在相同容器中若进料浓度比c(HCl):c(O2)=1:1时,所得α(HCl)-T曲线在曲线AB的上上方(填“上”或“下”)。
③温度不变时,进一步提高HCl的转化率的方法是 及时除去产物Cl2或H2O及时除去产物Cl2或H2O、增大氧气投入浓度增大氧气投入浓度。(写出2种)。
(3)若在一定温度的刚性容器中投入原料HCl和O2的混合物发生反应,测得反应过程中c(Cl2)的数据如下:
1
2
1
2
1
2
t/min | 0 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | 10.0 |
c(Cl2)/10-3mol•L-1 | 0 | 1.8 | 3.7 | 5.4 | 7.2 | 8.3 |
1.8×10-3 mol/(L•min)
1.8×10-3 mol/(L•min)
。(4)利用Au/Ag3PO4光催化去除氮氧化物(O2将氮氧化物氧化为NO3-),研究表明,不同Au的负载量与氮氧化物的去除效果、催化去除速率常数(用k表示,其他条件不变时,速率常数越大,速率越大)大小的关系分别如图2、图3表示。已知:催化剂的活性与其表面的单位面积活性位点数有关。
①综合图1、图2可知催化效果最佳的是
0.1Au/Ag3PO4
0.1Au/Ag3PO4
(填催化剂)。②图2中表面随着Au的负载量不断增加,反应速率常数先增大后减小,试分析反应速率常数减小的原因是
当Au负载量过多时,过多地覆盖Ag3PO4表面,导致Ag3PO4表面单位面积活性位点数减少
当Au负载量过多时,过多地覆盖Ag3PO4表面,导致Ag3PO4表面单位面积活性位点数减少
。【答案】4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116 kJ•mol-1;BCE;上;及时除去产物Cl2或H2O;增大氧气投入浓度;1.8×10-3 mol/(L•min);0.1Au/Ag3PO4;当Au负载量过多时,过多地覆盖Ag3PO4表面,导致Ag3PO4表面单位面积活性位点数减少
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:19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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