为妥善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，通过下列反应，使CCl4转化为重要的化工原料氯仿（CHCl3）：CCl4+H2催化剂加热CHCl3+HCl．已知CCl4

Question

为妥善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，通过下列反应，使CCl₄转化为重要的化工原料氯仿（CHCl₃）：CCl₄+H₂ 

催化剂

加热

CHCl₃+HCl．
已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃．
（1）密闭容器中，该反应在某催化剂下进行10h后均达平衡，测得如下数据（不考虑副反应）．

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	0.8	1.2	A
2	110	1	1	50%
3	100	1	1	B

①实验1中，CCl₄的转化率A______50%（填“＞”、“＜”或“=”）．
②实验2中，10h后达到平衡．在此实验的平衡体系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，平衡将向______方向移动．
③实验3中，B的值______：A．等于50%   B．大于50%   C．小于50%   D．从本题资料，无法判断
（2）为从平衡体系CCl₄+H₂⇌CHCl₃+HCl中分离得到CHCl₃，请你结合题给信息设计合理的方案，用简要的文字表示：______．

Answer 1

（1）①实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%，
             CCl₄（g）+H₂（g）⇌CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1       1        0          0
反应（mol/L ） 0.5     0.5      0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5     0.5       0.5       0.5 
则平衡常数为=(0.5×0.5)/(0.5×0.5)=1；
实验1中，设四氯化碳转化的浓度为a
              CCl₄（g）+H₂（g）⇌CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 0.8       1.2     0         0
反应（mol/L ） a         a       a         a 
平衡（mol/L） 0.8-a      1.2-a    a         a
则平衡常数为(c(CHCl3)c(HCl))/(c(H2)c(CCl4))=(a×a)/((0.8−a)(1.2−a))=1，所以a=0.48mol/L，则CCl₄的转化率为(0.48mol/L)/(0.8mol/L)×100%=60%＞50%，
故答案为：＞；
②实验2中，10h后达到平衡，CCl₄的转化率为50%
              CCl₄（g）+H₂（g）⇌CHCl₃（g）+HCl（g），
起始（mol/L ） 1         1       0          0
反应（mol/L ） 0.5       0.5    0.5        0.5
平衡（mol/L） 0.5        0.5    0.5        0.5 
在此实验的平衡体系中，再加入0.5mol CCl₄和1.0mol HCl，则会导致(c(CHCl3)c(HCl))/(c(H2)c(CCl4))增大，大于1，则平衡逆向进行，
故答案为：逆反应；
③CCl₄+H₂ (催化剂.)/(△)CHCl₃+HCl 此反应能自发进行，伴随有副反应，会生成CH₂Cl₂、CH₃Cl和CH₄等．已知CCl₄的沸点为 77℃，CHCl₃的沸点为 61.2℃．反应是熵增加的反应，可知△H-T•△S＜0，则反应是放热反应；所以温度110°C降低到 100°C，平衡正向进行，CCl₄转化率大于50%；
故答案为：B；
（2）从平衡体系CCl₄+H₂⇌CHCl₃+HCl中分离得到CHCl₃，已知CCl₄的沸点为77℃，CHCl₃的沸点为61.2℃，先把平衡体系中的混合物降温到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液态混合物，再分馏得到CHCl₃；
故答案为：先把平衡体系中的混合物降温到61.2℃以下得到CCl₄和CHCl₃液态混合物，再分馏得到CHCl₃；