Question

【题目】氧气是一种常见的氧化剂，用途广泛。回答下列问题：

（1）用H2O2制取O2时，分解的热化学方程式为： 2H2O2(aq)=2H2O(l) +O2(g) ΔH= a kJ·mol－1

①相同条件下，H2O2分解时，无论是否使用催化剂，均不会改变的是_______（填标号）。

A 反应速率 B 反应热 C 活化能 D 生成物

②以Fe3+作催化剂时，H2O2的分解反应分两步进行，第一步反应为： H2O2(aq) + 2Fe3+ (aq)＝2Fe2+ (aq) +O2(g) +2H+ (aq)ΔH＝b kJ·mol－1

第二步反应的热化学方程式为____________。

（2）工业上用Cl2生产某些含氯有机物时产生HCl副产物，可用O2将其转化为Cl2，实现循环利用[O2(g) + 4HCl(g) 2Cl2(g) + 2H2O(g)]。将1 molO2和4 molHCl充入某恒容密闭容器中，分别在T1和T2的温度下进行实验，测得容器内总压强（p）与反应时间（t）的变化关系如图所示。

①该反应的速率v = k ca(O2)·cb(HCl)（k为速率常数），下列说法正确的是____________（填标号）。

A 使用催化剂，k不变

B 温度升高，k增大

C 平衡后分离出水蒸气，k变小

D 平衡后再充入1molO2和4molHCl，反应物转化率都增大

②T1________T2（填“＞”或“＜”）。该反应的ΔH______0（填“＞”或“＜”），判断的依据是_________。

③T2时，HCl的平衡转化率＝________，反应的Kx＝_____（Kx为以物质的量分数表示的平衡常数）。

Answer 1

【答案】BD H2O2(aq) +2Fe2+(aq) +2H+(aq)＝2Fe3+(aq)+2H2O(l) ΔH= (a－b) kJ·mol－1 BD ＜ ＜ T1、T2的平衡体系中气体减少量分别为n(T1)==0.625mol; n(T2)= =0.5mol，所以T1平衡时转化率更大 50%

【解析】

（1）①催化剂参与了化学反应，改变了反应历程（生成不同的中间产物），降低了活化能，从而能使化学反应速率加快，但是催化剂的质量和性质不变，反应热不变（只与始终态有关）；

②Fe3+作为催化剂，在反应前后质量和性质不变，根据盖斯定律总反应=第一步反应+第二步反应；

（2）①A．催化剂降低了反应的活化能，使反应的速率常数k增大；

B．温度改变瞬间，浓度没有影响，即通过增大k从而改变了速率；

C．从速率方程可知，平衡后分离出水蒸气，降低了c(H2O)，使平衡正向移动，从而改变了c(O2)和c(HCl)；

D．化学平衡的建立与途径无关，所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”，相当于增大反应体系的压强；

②从图象可知，T2温度下，容器中压强大，达到平衡所需要的时间短，所以温度T2>T1；T1、T2温度下，气体物质的量的减少量分别为n（T1）=5×=0.625mol、n（T2）=5×=0.5mol，即T1平衡时转化率更大，且因为T2>T1，所以△H<0；

③对于气相反应，经验平衡常数常见的有Kc、Kp、Kx等，三种平衡常数的表示式相似，只是Kc、Kp、Kx分别用平衡时物质的量浓度、分压、物质的量分数表示。

以此计算HCl的平衡转化率及Kx。

(1)①根据过渡态理论，催化剂参与了化学反应,改变了反应历程(生成不同的中间产物)，降低了活化能，从而能使化学反应速率加快，但是催化剂的质量和性质不变，反应热不变(只与始终态有关)，BD正确，故答案为：BD；

②Fe3+作为催化剂，在反应前后质量和性质不变，根据盖斯定律总反应=第一步反应+第二步反应，故第二步反应为H2O2(aq)+2Fe2+(aq)+2H+(aq)=2Fe3+(aq)+2H2O(l) △H=(ab)kJmol1，

故答案为：H2O2(aq)+2Fe2+(aq)+2H+(aq)=2Fe3+(aq)+2H2O(l) △H=(ab)kJmol1；

(2)①A.催化剂降低了反应的活化能，使反应的速率常数k增大，根据速率方程v=kca(O2)cb(HCl)，反应速率随之增大，A错误；

B. 温度改变瞬间，浓度没有影响，即通过增大k从而改变了速率，使平衡发生移动，故B正确；

C. 从速率方程可知，平衡后分离出水蒸气，降低了c(H2O)，使平衡正向移动，从而改变了c(O2)和c(HCl)，但对k没有影响，故C错误；

D. 化学平衡的建立与途径无关，所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”，相当于增大反应体系的压强，反应有利于向气体分子数减小的方向进行，故D正确；故答案为：BD；

②从图象可知，T2温度下，容器中压强大，达到平衡所需要的时间短，所以温度T2>T1；T1、T2温度下，气体物质的量的减少量分别为n（T1）=5×=0.625mol、n（T2）=5×=0.5mol，即T1平衡时转化率更大，且因为T2>T1，所以△H<0，故答案为：<；<；T1、T2的平衡体系中气体减少量分别为n（T1）=5×=0.625mol、n（T2）=5×=0.5mol，所以T1平衡时转化率更大；

③对于气相反应，经验平衡常数常见的有Kc、Kp、Kx等，三种平衡常数的表示式相似，只是Kc、Kp、Kx分别用平衡时物质的量浓度、分压、物质的量分数表示。

则HCl的平衡转化率为×100%=50%，=，故答案为：50%；。