Question

【题目】能源与材料、信息被称为现代社会发展的三大支柱，化学与能源有着密切联系。

(1)下表中的数据表示破坏1mol化学键需消耗的能量(即键能，单位为kJ·mol-1)

化学键	H-H	Cl-Cl	H-Cl
键能	436	243	431

请根据以上信息可知，1mol氢气在足量的氯气着燃烧生成氯化氢气体放出热量___________。

(2)天然气是一种重要的情节能源和化工原料，其主要成分为CH4。以CH4、空气、KOH溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池的负极反应式为___________。

(3)工业上有一种方法是用 CO2来生产燃料甲醇，可以将CO2变废为宝。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2+3H2CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。

①从反应开始到平衡，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=___________；H2的转换率α(H2)=___________。

②若反应CO2+3H2CH3OH(g)+H2O(g)在四种不同情况下的反应速率分别为：

A．V(CO2)=0.15mol·L-1·min-1B．V(H2)=0.01mol·L-1·s-1

C．v(CH3OH)=0.2mol·L-1·min-1D．v(H2O)=0.45mol·L-1·min-1

该反应进行由快到慢的顺序为___________(填字母)。

(4)海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。从海水中提取溴的工业流程如图：

①流程④中涉及的离子反应如下，请在下面方框内填入适当的化学计量数：

□Br2+□CO32-=□BrO3-+□Br-+□CO2↑______

②以上五个过程中涉及氧化还原反应的有___________个。

③步骤③中已获得游离态的溴，步骤④又将之转变成化合态的溴，其目的是___________。

Answer 1

【答案】 183kJ CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 0.075mol/（Lmin） 75% D＞C=B＞A（或D＞B = C＞A） 3 3 1 5 3 4 富集（或浓缩）溴元素

【解析】(1)根据焓变H=反应物键能总和-生成物键能总和进行计算。

(2) 甲烷、空气、氢氧化钾溶液形成原电池,负极甲烷失电子发生氧化反应。

(3)①根据图像信息，利用三段式进行解答。

②将各物质的速率除以该物质的所对应的系数，然后比较各物质的速率的数值大小，注意单位要统一。

(4) ①根据化合价的升降及电荷守恒进行配平。

② ①海水晒盐属于物理变化；②电解熔融的氯化钠可以生成氯气，属于氧化还原反应；③氯气氧化溴离子生成单质溴，属于氧化还原反应；④溴与碳酸钠溶液发生氧化还原反应3Br2＋3CO32－=BrO3－＋5Br－＋3CO2↑，属于氧化还原反应；⑤在酸性条件下，溴离子被氧化为溴单质，属于氧化还原反应；据以上分析解答。

③海水中溴元素的浓度低，因此II的作用是富集溴元素。

(1)反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),焓变H=反应物键能总和-生成物键能总和=436+243-2×431=-183 kJ；则热化学方程式为: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-183 kJ·mol-1,1mol氢气在足量的氯气中燃烧生成氯化氢气体放出热量183kJ；正确答案：183kJ。

(2) 甲烷、空气、氢氧化钾溶液形成原电池,负极甲烷失电子发生氧化反应,反应式为: CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O ；正确答案: CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

(3)①根据图像可知，反应达到平衡时，二氧化碳的浓度变化了1-0.25=0.75mol/L，甲醇的浓度变化了0.75mol/L，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)=0.75/10= 0.075mol/（Lmin）；根据反应关系可知，氢气的浓度变化了0.75×3=2.25 mol/L，变化的量为2.25×1=2.25mol，H2的转化率α(H2)= 2.25/3×100%=75%；正确答案：0.075mol/（Lmin）；75% 。

②将各物质的速率除以该物质所对应的系数，然后比较各物质的速率的数值大：A．V(CO2)=0.15mol·L-1·min-1，B．V(H2)= 0.01×60/3=0.2 mol·L-1·min-1，C．v(CH3OH)=0.2mol·L-1·min-1，D．v(H2O)= 0.45/1=0.45 mol·L-1·min-1；该反应进行由快到慢的顺序为D＞C=B＞A；正确答案：D＞C=B＞A（或D＞B = C＞A）。

(4) ①根据化合价的升降配平，即3Br2＋CO32－→BrO3－＋5Br－＋口，利用反应前后所带电荷数守恒，配平CO32－，即为3Br2＋3CO32－→BrO3－＋5Br－＋口，根据元素守恒和原子个数守恒，即为3Br2＋3CO32－=BrO3－＋5Br－＋3CO2↑；正确答案：3、 3、 1、 5、 3。

② ①海水晒盐属于物理变化；②电解熔融的氯化钠可以生成氯气，属于氧化还原反应；③氯气氧化溴离子生成单质溴，属于氧化还原反应；④溴与碳酸钠溶液发生反应为：3Br2＋3CO32－=BrO3－＋5Br－＋3CO2↑；属于氧化还原反应；⑤在酸性条件下，溴离子被氧化为溴单质，属于氧化还原反应；以上五个过程中涉及氧化还原反应的有4个；正确答案：4。

③海水中溴元素的浓度低，因此II的作用是富集溴元素；正确答案：富集（或浓缩）溴元素。