Question

為妥善處理氯甲烷生產企業(yè)的副產物CCl₄，以減少其對臭氧層的破壞．化學家研究在催化條件下，通過下列反應，使CCl₄轉化為重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．
CCl₄+H₂?CHCl₃+HCl此反應伴隨有副反應，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，該反應達到平衡后，測得如下數據（假設不考慮副反應）．

實驗 序號	溫度℃	初始CCl4濃度 （mol?L-1）	初始H2濃度（mol?L-1）	CCl4的平衡轉化率
1	110	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①此反應在110℃時平衡常數為

1

．
②實驗1中，CCl₄的轉化率A

大于

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

0.05mol/（L?h）

．在此實驗的平衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，平衡將向

逆反應

方向移動．
④實驗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先根據平衡三段式計算出各物質的平衡濃度，再根據平衡常數的公式計算；
②先根據①的平衡常數利用平衡三段式計算出各物質的平衡濃度，再根據轉化率的公式計算；
③根據速率概念和不同溫度下的平衡常數來判斷；
④根據外界條件對化學平衡的影響分析反應熱量變化和平衡移動來解答．

解答：解：①實驗2中，10h后達到平衡，CCl₄的轉化率為50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反應（mol/L ） 0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5       0.5       0.5 
則平衡常數為

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

=

0.5×0.5

0.5×0.5

=1，故答案為：1；
②實驗1中，設四氯化碳轉化的濃度為a
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反應（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
則平衡常數為

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

=

a×a

(0.8-a)(1.2-a)

=1，所以a=0.48mol/L，則CCl₄的轉化率為

0.48

0.8

×100%=60%＞50%，
故答案為：大于；
③實驗2中，10h后達到平衡，CCl₄的轉化率為50%
              CCl₄（g）+H₂（g）?CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1         1       0          0
反應（mol/L ） 0.5       0.5    0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5        0.5    0.5        0.5 
則H₂的平均反應速率=

0.5mol/L

10h

=0.05mol/（L?h）；
在此實驗的平衡體系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，則會導致

[CHCl3][HCl]

[H2][CCl4]

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

催化劑

△

CHCl₃+HCl 此反應能自發(fā)進行，伴隨有副反應，會生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸點為 77℃，CHCl₃的沸點為 61.2℃．反應是熵增加的反應，可知△H-T?△S＜0，則反應是放熱反應；所以溫度110°C降低到 100°C，平衡正向進行，CCl₄轉化率大于50%；
故答案為：B．

點評：本題考查化學平衡的計算，側重于化學平衡常數的概念分析和計算應用，化學平衡的三段式計算，反應速率的概念計算應用，題目難度較大．