光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)△H=+108KJ·mol-1。反应体系达

Question

光气(COCl ₂ )在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl ₂ 在活性炭催化下合成。

COCl ₂ 的分解反应为COCl ₂ (g)  Cl ₂ (g) + CO(g)　 △H = + 108 KJ·mol ^-1 。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl ₂ 浓度变化曲线未画出)：

(1) 计算反应在第8 min 时的平衡常数K =                     ；

(2) 比较第2 min 反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)     T(8)(填“＜”、“＞”或“＝”)；

(3) 若12 min 时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl ₂ ) =          mol·l ^-1 ；

(4) 比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小 　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

(5)比较反应物COCl ₂ 在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小v(5～6)        v(12～13) (填“＜”、“＞”或“＝”)，原因是                                    。

 

Answer 1

. (1)0.234mol·L－1  (2)<  (3)0.031  (4)v(5－6)>v(2－3)=v(12－13)  (5)>  在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大
（1）根据图像可知，反应在第8 min 时光气、CO和氯气的平衡浓度分别是（mol/L）0.04、0.085、0.11，所以此时平衡常数K＝。 （2）反应在第2 min 时光气、CO和氯气的平衡浓度分别是（mol/L）0.055、0.07、0.095，所以此时平衡常数K＝＜0.234。K值很明显小于T(8)时的K值，由于正反应是吸热反应，所以T(2)小于T(8)，即升高温度平衡向正反应方向进行，平衡常数增大。 （3）由于题目说了是不同条件下的平衡状态，那么后面温度就不会改变，所以K值不变。此时CO和氯气的浓度分别是0.06mol/L和0.12mol/L，所以c(COCl2)＝＝0.031molL。 （4）因为5-6分钟，CO浓度在改变所以平均反应速率大于其它的，因为处于平衡状态，根据V的计算公式，2-3、12-13的平均反应速率为0，即v(5－6)>v(2－3)=v(12－13)。 （5）因为随着反应的进行，反应物的浓度是逐渐降低的。由于在相同温度时，反应的反应物浓度越高，反应速率越大，所以5-6分钟时浓度改变大于12-13时浓度的改变。