Question

用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl．利用反应A，可实现氯的循环利用．反应A：4HCl+O₂2Cl₂+2H₂O
（1）已知：i．反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量．
（2）ii．
①H₂O的电子式是______．
②反应A的热化学方程式是______．
③断开1mol H-O 键与断开1mol H-Cl 键所需能量相差约为______kJ，H₂O中H-O键比HCl中H-Cl键（填“强”或“弱”）______．
（2）对于反应A，如图是4种投料比[n（HCl）：n（O₂），分别为1：1、2：1、4：1、6：1]下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线．

①曲线b对应的投料比是______．
②当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是______．
③投料比为2：1、温度为400℃时，平衡混合气中Cl₂的物质的量分数是______．

Answer

（1）①水是共价化合物依据电子式书写方法写出电子式；
②反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变写出；
③依据反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，焓变=反应物断键吸收热量-生成物形成化学键放出热量计算；
（2）①在其他条件不变时，O2的量越大，HCl的转化率越大；
②由图可知，当HCl的转化率相同时，温度由低到高对应的投料比为4：1、2：1、1：1，由此可确定温度与投料比的关系；
③依据化学平衡三段式列式计算得到．
【解析】
（1）①水是共价化合物，氧原子和两个氢原子形成两个共价键，电子式为：，故答案为：；
②依据反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应的热化学方程式为：4HCl（g）+O2（g）⇌2Cl2（g）+2H2O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
故答案为：4HCl（g）+O2（g）⇌2Cl2（g）+2H2O（g）△H=-115.6 KJ/mol
③焓变=反应物断键吸收热量-生成物形成化学键放出热量，4HCl（g）+O2（g）⇌2Cl2（g）+2H2O（g）△H=-115.6 KJ/mol
4×H-Cl+498-（243×2+4×H-O）=-115.6，得到4×H-O-4×H-Cl=498-486+115.6=127.6
H-O-HCl=31.9≈32，H2O中H-O键比HCl中H-Cl键强，
故答案为：32；强；
（2）①在其他条件不变时，O2的量越大，HCl的转化率越大，由此可确定a为6：1，b为4：1，c为2：1，d为1：1，故答案为：4：1；                 
②由图可知，当HCl的转化率相同时，温度由低到高对应的投料比为4：1、2：1、1：1，由此可确定温度与投料比的关系是：投料比越高达到相同转化率所需的温度越低，故答案为：投料比越高，对应的反应温度越低；         
③由图可读出投料比为2：1、温度为400℃时，HCl的转化率为80%，设投入的HCl为2 mol，O2为1 mol，由此可建立三段式：
                4HCl+O2=2Cl2+2H2O 
n（起始）/mol  2       1     0     0 
n（转化）/mol   1.6       0.4   0.8     0.8 
n（平恒）/mol   0.4       0.6   0.8     0.8 
所以平衡混合气中Cl2的物质的量分数=×100%=30.8%．