Question

为处理氯甲烷生产企业的副产物CCl₄，以减少其对臭氧层的破坏．化学家研究在催化条件下，通过反应CCl₄+H₂CHCl₃+HCl△H＜O，使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）．已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃．在密闭容器中，该反应达到平衡后，测得如下数据．

实验序号	温度℃	初始CCl4浓度（mol·L^﹣1）	初始H2浓度（mol·L^﹣1）	CCl4的转化率
1	110	1	1	50%
2	100	1	1	x
3	110	0.8	y	60%

（1）实验1中，10h后反应达到平衡，则从反应开始至达到平衡状态，H₂的平均反应速率为            mol·L^﹣1·h^﹣1．在此实验的平衡体系中，再加入0.5mol CCl₄和0.5mol HCl，平衡将怎样移动？              （填“向左移动”、“向右移动”、“不移动”或“无法确定”）．

（2）实验2中，x为          （填字母）．

A．等于50%        B．大于50%       C．小于50%      D．无法确定

（3）实验3中的y为             ．

（4）在100℃条件下，能说明反应CCl₄+H₂CHCl₃+HCl△H＜O达到平衡状态的是         （填字母）．

A．压强不再变化            B．生成HCl的速率和消耗H₂的速率相等

C．混合气体的密度不变     D．H₂的质量不再变化

（5）用电解法处理高浓度重铬酸钠废水具有效果稳定可靠，操作管理简单，设备占地面积小，废水中的重金属离子也能通过电解有所降低等优点，其原理是铁作电极，在酸性条件下，将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，其装置示意图如图所示．

若以甲醚燃料电池为直流电源（电解质溶液为KOH溶液），则燃料电池中b极应通入            ，a极的电极反应为              ．

能否用铜作电解重铬酸钠废水的电极？          （填“能”或“不能”），理由是           

③除去重铬酸根离子的离子反应是                      ．

Answer

（1）0.05mol/(L·h)；不移动；（2）B；（3）1.2；（4）D；（5）① 甲醚，O2＋2H2O＋4e－=4OH－；② 不能；铜做阳极时铜失电子为铜离子，铜离子不能与+6价铬发生氧化还原反应反应得到+3价铬；③ Cr2O72﹣+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O。

【解析】

试题分析：（1）实验1，依据图表数据列式计算，

CCl4+H2CHCl3+HCl

起始量（mol/L） 1 1 0 0

变化量（mol/L） 0.5 0.5 0.5 0.5

平衡量（mol/L） 0.5 0.5 0.5 0.5

10h后反应达到平衡，则从反应开始至达到平衡状态，H2的平均反应速率V=0.5/10mol/(L·h) =0.05mol/(L·h)，K=(0.5×0.5)/(0.5×0.5)=1，反应前后气体物质的量不变，可以用物质的量代替浓度计算，设条件为1L，Q=[(0.5＋0.5)×0.5]/[(0.5＋0.5)×0.5] =1=K=1，平衡不移动；（2）实验2和实验1相比，起始量相同，升温平衡向吸热反应方向进行，反应是放热反应，则升温平衡逆向进行，反应物转化率减小，x＞50%，选B；（3）实验3和实验1温度相同，平衡常数相同，结合平衡三行计算列式计算，

CCl4 + H2 CHCl3+ HCl

起始量（mol/L） 0.8 y 0 0

变化量（mol/L） 0.48 0.48 0.48 0.48

平衡量（mol/L） 0.32 y﹣0.48 0.48 0.48

K=(0.48×0.48)/[(0.32×(y－0.48)] =1，y=1.2；（4）已知CCl4的沸点为77℃，CHCl3的沸点为61.2℃．在100℃条件下，是气体，CCl4+H2CHCl3+HCl△H＜O，反应是气体体积不变的放热反应，A、反应前后气体体积不变，压强始终不变化，不能说明反应达到平衡状态，故错误；B、生成HCl的速率和消耗H2的速率相等只能说明反应正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故错误；C、反应前后气体质量和体积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故错误；D、H2的质量不再变化，说明氢气浓度不变是平衡标志，故正确；（5）①据电解池的阴阳极可知，a为燃料电池的正极，氧气在正极反应，b为负极，甲醚在负极反应，b极为负极，通入甲醚；a极为正极，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；②不能用铜作电解重铬酸钠废水的电极，铜做阳极时铜失电子为铜离子，铜离子不能与+6价铬发生氧化还原反应反应得到+3价铬。

考点：考查化学平衡常数计算、化学平衡的计算、化学平衡状态的判断、电极反应式的书写等知识。