近年來,隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展,氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此,將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術成為科學研究的熱點?;卮鹣铝袉栴}:
(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法為:4HCl(g)+O
2(g)═2Cl
2(g)+2H
2O(g)。如圖為剛性容器中,進料濃度比c(HCl):c(O
2)分別等于1:1、4:1、7:1時HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關系:
可知反應平衡常數(shù)K(300℃)
大于
大于
K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設HCl初始濃度為c
0,根據(jù)進料濃度比c(HCl):c(O
2)=1:1的數(shù)據(jù)計算K(400℃)=
(列出計算式)。
(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行:
CuCl
2(s)═CuCl(s)+
Cl
2(g) ΔH
1=83kJ?mol
-1CuCl(s)+
O
2(g)═CuO(s)+
Cl
2(g) ΔH
2=-20kJ?mol
-1CuO(s)+2HCl(g)═CuCl
2(s)+H
2O(g) ΔH
3=-121kJ?mol
-1則4HCl(g)+O
2(g)═2Cl
2(g)+2H
2O(g)的ΔH=
116
116
kJ?mol
-1。
(3)在一定溫度的條件下,進一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是
增加反應體系壓強、及時分離出產(chǎn)物
增加反應體系壓強、及時分離出產(chǎn)物
。(寫出2種)
(4)在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術的基礎上,科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新的工藝方案,主要包括電化學過程和化學過程,如圖所示:
負極區(qū)發(fā)生的反應有
Fe3++e?═Fe2+、4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O
Fe3++e?═Fe2+、4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O
(寫反應方程式)。電路中轉(zhuǎn)移1mol電子,需消耗氧氣
5.6
5.6
L(標準狀況)。