Question

20．（1）用O₂将HC1转化为Cl₂，可提高效益，减少污染，传统上该转化通过如图所示的催化剂循环实现，

其中，反应①为：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，反应②生成1mol Cl₂ （g）的反应热为△H₂，则总反应的热化学方程式为2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O（g）+Cl₂（g）△H=△H₁+△H₂．（反应热用△H₁和△H₂表示）．
（2）一定条件下测得上述反应过程中c（Cl₂）的数据如下：

t（min）	0	2.0	4.0	6.0	8.0
N（Cl2）/10-3（mol/L）	0	1.8	3.7	5.4	7.2

计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量浓度变化表示的反应速率1.8×10^-3mol/（L•min）．
（3）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO₃中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生．

0～t_l时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，溶液中的H⁺向正极移动，t_l时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是铝钝化后，铜成为负极．

Answer 1

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）根据v=$\frac{△c}{△t}$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）；
（3）0～t_l时，原电池的负极是Al片，此时，正极硝酸得到电子生成二氧化氮，阳离子向正极移动；t_l时，原电池中电子流动方向发生改变，Cu作负极，Al为正极，以此来解答．

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），所以2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O（g）+Cl₂（g）△H=△H₁+△H₂，
故答案为：2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O（g）+Cl₂（g）△H=△H₁+△H₂；
（2）2.0～6.0min内，△c（Cl₂）=（5.4-1.8）×10^-3 mol/L，v（Cl₂）=$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{4}$mol/（L•min），由4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）中化学计量数可知，2.0～6.0min内以HCl的物质的量浓度变化表示的反应速率$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{4}$mol/（L•min）×2=1.8×10^-3 mol/（L•min），
故答案为：1.8×10^-3 mol/（L•min）；
（3）0～t_l时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，溶液中的H⁺向正极移动，t_l时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是铝钝化后，铜成为负极，
故答案为：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O；正；铝钝化后，铜成为负极．

点评 本题考查反应热、反应速率、原电池，为高频考点，把握盖斯定律应用、速率的计算、原电池原理为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意化学反应原理的综合应用，题目难度不大．