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28.(15分) 近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题: (1)Deacon发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl) ∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系: 可知反应平衡常数K(300℃)____________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0,根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算K(400℃)=____________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是____________。 (2)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行: `CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1 `CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1 `CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1 则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________ kJ·mol-1。 (3)在一定温度的条件下,进一步提高HCl的转化率的方法是______________。(写出2种) (4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示: 负极区发生的反应有____________________(写反应方程式)。电路中转移1 mol电子,需消耗氧气__________L(标准状况)。
正确答案
(1)大于 O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 (2)﹣116 (3)增加反应体系压强、及时除去产物 (4)Fe3++e−=Fe2+,4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6
(1)大于 O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 (2)﹣116 (3)增加反应体系压强、及时除去产物 (4)Fe3++e−=Fe2+,4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 5.6
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