题目内容

【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kJmol-1)

化学键

H-H

Cl-Cl

H-Cl

键能/(kJmol-1)

436

243

431

根据以上信息可知,1molH2在足量的氯气中燃烧生成氯化氢气体放出的热量是_______

(2)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(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示:

①从反应开始到平衡,CH3OH的平均反应速率υ(CH3OH)=_______________。

②若反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在四种不同情况下的反应速率分别为:

A.υ(CO2)=0.15molL-1min-1 B.υ(H2)=0.01molL-1s-1

C.υ(CH3OH)=0.2molL-1min-1 D.υ(H2O)=0.45molL-1min-1

该反应进行由快到慢的顺序为___________(填字母)

(3)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所示:

①以上五个过程中涉及氧化还原反应的有_____________个。

②步骤③中已获得游离态的溴,步骤④又随之转变成化合态的溴,其目的是__________。

【答案】183 kJ 0.075mol/(Lmin) D>C=B>A(或D>B = C>A) 4 富集(或浓缩)溴元素

【解析】

利用键能计算反应热时,反应放出的热量应等于生成物的键能总和与反应物的键能总和之差;CH3OH(g)为生成物,物质的量浓度应从0开始,然后不断增大,最终达平衡,其表示的速率应为单体时间内的浓度变化量;利用不同物质的速率比较反应速率的快慢时,须转化为同一种物质,且注意单位的统一。从海水中提取溴,操作①为利用海水蒸发让NaCl结晶析出,卤水中含有Br-;操作②为电解饱和食盐水制Cl2;操作③是将生成的Cl2通入卤水中获得含低浓度Br2的溶液;操作④是利用空气将Br2吹出,然后用SO2水溶液吸收,生成硫酸和氢溴酸;操作⑤是将溶液中的氢溴酸用氯气氧化,所得产物经蒸馏可得纯净的溴蒸气。

(1)由以上分析知,1molH2在足量的氯气中燃烧生成氯化氢气体,放出的热量是2×431kJ-436kJ-243kJ=183 kJ。答案为:183 kJ;

(2)①因为CH3OH为生成物,起始量应为0,所以图中上升的曲线便是CH3OH的浓度变化曲线,CH3OH的平均反应速率υ(CH3OH)== 0.075mol/(Lmin)。答案为:0.075mol/(Lmin);

②为便于比较,利用反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)将四种不同情况下的反应速率分别转化成υ(CO2):

A.υ(CO2)=0.15molL-1min-1 ;

B.υ(H2)=0.01molL-1s-1,υ(CO2)=0.2molL-1min-1 ;

C.υ(CH3OH)=0.2molL-1min-1,υ(CO2)=0.2molL-1min-1 ;

D.υ(H2O)=0.45molL-1min-1,υ(CO2)=0.45molL-1min-1 ;

比较以上数据,可得出该反应进行由快到慢的顺序为D>C=B>A(或D>B = C>A)。答案为:D>C=B>A(或D>B = C>A);

(3)①以上五个过程中涉及氧化还原反应的有②③④⑤,共4个。

②步骤③中已获得游离态的溴,但浓度小,步骤④又随之转变成化合态的溴,但浓度大,所以其目的是富集(或浓缩)溴元素。答案为:4;富集(或浓缩)溴元素。

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