题目内容

5．用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染．

（1）传统上该转化通过如图1所示的催化循环实现．其中，反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H2O（g）+CuCl2（s）△H1，反应②生成1molCl2（g）的反应热为△H2，则总反应的热化学方程式为4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）△H=2（△H1+△H2）（反应热用△H1和△H2表示）．
（2）新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性．
  ①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如图2，则总反应的△H＜0（填“＞”、“=”或“＜”）；A、B两点的平衡常数K（A）与K（B）中较大的是K（A）．
  ②在上述实验中若压缩体积使压强增大，画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：增大压强，平衡向正反应方向移动，αHCl增大，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大．
  ③下列措施中，有利于提高αHCl的有BD．
  A．增大n（HCl）        B．增大n（O2）
  C．使用更好的催化剂   D．移去H2O
（3）一定条件下测得反应过程中n（Cl2）的数据如下：
t/min02.04.06.08.0
n（Cl2）/10-3mol01.83.75.47.2
计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol•min-1为单位，写出计算过程）．
（4）Cl2用途广泛，写出用Cl2制备漂白粉的化学反应方程式2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O．

分析 （1）由图示可知，整个过程为：4HCl+O2=2Cl2+2H2O，反应②生成1molCl2（g）的反应热为△H2，则反应热化学方程式为：CuCl2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CuO（s）+Cl2（g）△H2，根据盖斯定律（①+②）×2可得总反应的热化学方程式；
（2）①由图可知，温度越高，平衡时HCl的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；
②正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大；
③改变措施有利于提高αHCl，应使平衡向正反应方向移动，注意不能只增加HCl的浓度；
（3）根据v=$\frac{△n}{△t}$计算2.0～6.0min内v（Cl2），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（HCl）；
（4）氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙与水．

解答 解：（1）由图示可知，整个过程为：4HCl+O2=2Cl2+2H2O，反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H2O（g）+CuCl2（s）△H1，
反应②生成1molCl2（g）的反应热为△H2，则反应热化学方程式为：CuCl2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）=CuO（s）+Cl2（g）△H2，
根据盖斯定律（①+②）×2可得总反应的热化学方程式：4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）△H=2（△H1+△H2），
故答案为：4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）△H=2（△H1+△H2）；
（2）①由图可知，温度越高，平衡时HCl的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，即△H＜0，化学平衡常数减小，即K（A）＞K（B），
故答案为：＜；K（A）；
②正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大，故压缩体积使压强增大，画相应αHCl～T曲线的示意图为，
故答案为：，增大压强，平衡向正反应方向移动，αHCl增大，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大；
③A．增大n（HCl），HCl浓度增大，平衡右移，但HCl的转化率降低，故A错误；
B．增大n（O2），氧气浓度增大，平衡右移，HCl的转化率提高，故B正确；
C．使用更好的催化剂，加快反应速率，缩短到达平衡的时间，不影响平衡移动，HCl的转化率不变，故C错误；
D．移去生成物H2O，有利于平衡右移，HCl的转化率增大，故D正确，
故选：BD；
（3）由表中数据可知，2.0～6.0min内△n（Cl2）=（5.4-1.8）×10-3mol=3.6×10-3mol，则以Cl2的物质的量变化表示的反应速率v（Cl2）=$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{6min-2min}$=9×10-4mol•min-1，速率之比等于其化学计量数之比，故v（HCl）=2v（Cl2）=1.8×10-3mol．min-1，
答：2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率1.8×10-3mol•min-1；
（4）氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙与水，反应方程式为2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，
故答案为：2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O．

点评 本题比较综合，涉及热化学方程式书写、化学平衡及平衡常数影响因素、化学反应速率的计算等，（3）中注意用单位时间内物质的量变化表示速率，较好的考查的分析解决问题的能力，难度中等．

练习册系列答案
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15．室温时，0.01mol•L-1某一元弱酸的电离度为 1%，则下列说法正确的是（　　）
A．上述弱酸溶液的 pH=4
B．加入等体积 0.01mol•L-1NaOH 溶液后，所得溶液的 pH=7
C．加入等体积 0.01mol•L-1NaOH 溶液后，所得溶液的 pH＞7
D．加入等体积 0.01mol•L-1NaOH 溶液后，所得溶液的 pH＜7
16．某课外小组研究Fe3+与I-发生反应的速度关系和平衡移动原理的应用．
（1）写FeCl3溶液和KI溶液的离子方程式：2Fe3++2I-=2Fe2++I2．
（2）在其他条件不变时，上述反应达到平衡后，取2mL，平衡混合物加入2mL苯充分振荡萃取（填操作名称）．所看到的实验现象是分层，上层为紫色（浅紫色到紫红色均可），下层接近无色，化学平衡将向正反应方向（或右）移动．
（3）由于Fe3+与I2水的稀溶液颜色接近，肉眼比较难区分上述反应是否发生，如果要看到发生反应则应有的操作及实验现象是取少量反应后的溶液于小试管中，滴加淀粉溶液，可观察到溶液变蓝色．该小组同学希望通过鉴别Fe2+得到目的，取样加入2滴黄色K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾）溶液，生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀．该反应的离子方程式为3Fe2++2[Fe（CN）6]3-═Fe3[Fe（CN）6]2↓．
（4）Fe3+与I-发生反应的正反应速率v与c（Fe3+）和c（I-）的关系为v=kcm（Fe3+）cn（I-）（k为常数）
 C（Fe3+）/mol•L-1c（I-）/mol•L-1v/mol•L-1•s-1 
 ① 0.80 0.20 0.032k 
 ②0.400.60 0.144k 
③0.20 0.80 0.128k 
通过表中数据计算的m=1；n=2．
（5）现有0.10mol•L-1 FeCl3溶液和0.10mol•L-1 KI溶液各2mL在试管中充分反应达到平衡，测得平衡时c（Fe3+）变为0.01mol•L-1，没有碘固体析出，试计算此条件下该反应的平衡常数K=3.2×103．
13．煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境，一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收并消除SO2对环境的危害．
2CO（g）+SO2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2（g）+S（l）△H=a kJ•mol-1（反应Ⅰ）
已知2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H1=-566kJ•mol-1（反应Ⅱ）
S（l）+O2（g）=SO2（g）△H2=-296kJ•mol-1（反应Ⅲ）
请回答下列问题：
（1）据上述数据推算a=-270（用具体数值表示），反应I能自发的条件是低温下进行．
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B）．则反应Ⅰ的Kp=$\frac{{p}^{2}（C{O}_{2}）}{{p}^{2}（CO）•p（S{O}_{2}）}$（用表达式表示）．
（3）其他条件相同、催化剂不同时，对于反应Ⅰ经过相同时间测定SO2的转化率随反应温度的变化如图a．
①下列说法正确的是BD．
A.260℃时，Cr2O3作催化剂时反应速率最快
B.380℃时，Fe2O3作催化剂时SO2平衡转化率最大
C．其他条件相同时，温度越高，反应Ⅰ的SO2平衡转化率越大
D．反应Ⅰ在绝热的密闭容器中进行，当容器中温度不变时说明达到平衡
②Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源．
（4）科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时研究了不同投料比[n（CO）：n（SO2）]的比值对SO2转化率的影响，结果如图b．请在答题卡坐标图中画出n（CO）：n（SO2））=2：1时，SO2转化率的预期变化曲线（假设SO2的起始量均相同）．
（5）工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3（aq）+SO2（g）+H2O（l）?2NaHSO3（aq）△H＜0．在Na2SO3溶液初始浓度和体积确定的情况下，提高SO2吸收量的措施有降温、加压（至少2个）．
20．设NA为阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是（　　）
A．23gNa与足量H2O反应完全后可生成NA个H2分子
B．1molCu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子
C．标准状况下，22.4LN2和H2混合气中含NA个原子
D．3mol单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8NA个电子
10．等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应：N2（g）+O2（g）?2NO（g），下图曲线a表示该反应在T℃时N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化．下列叙述正确的是（　　）
A．T℃时，该反应的平衡常数K=$\frac{4（{c}_{0}-{c}_{1}）^{2}}{{{c}_{1}}^{2}}$
B．T℃时，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的△H＜0
17．NA代表阿伏加德罗常数的值．下列叙述正确的是（　　）
A．60g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B．1L 0.1mol•L-1的NaHCO3溶液中HCO3-和CO32-离子数之和为0.1NA
C．钠在空气中燃烧可生成多种氧化物．23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
D．235g核素92235U发生裂变反应：92235U+01n$\stackrel{裂变}{→}$3890Sr+54136Xe+1001n净产生的中子（01n）数为10NA
14．在通风橱中进行下列实验：
步骤
现象Fe表面产生大量无色气泡，液面上方变为红棕色Fe表面产生少量红棕色气泡后，迅速停止Fe、Cu接触后，其表面均产生红棕色气泡
下列说法不正确的是（　　）
A．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式：2NO+O2═2NO2
B．Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层，阻止Fe进一步反应
C．对此Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D．针对Ⅲ中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化
15．分枝酸可用于生化研究．其结构简式如图．下列关于分枝酸的叙述正确的是（　　）
A．分子中含有2种官能团
B．可与乙醇、乙酸反应，且反应类型相同
C．1mol分枝酸最多可与3molNaOH发生中和反应
D．可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，且原理相同

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