Question

5．Cl₂及其化合物在生产、生活中具有广泛的用途
（1）Cl₂常用作饮用水的杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO^-强25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系：
Cl₂（g）?Cl₂（aq）   ①
Cl₂（aq）+H₂O?HClO+H⁺+Cl^-②
HClO?H⁺+ClO^-③
其中Cl₂（aq）、HClO和ClO^-分别在三者中所占分数（α）随pH变化的关系如图1所示．
①由图可知上述体系中属于电离平衡的平衡常数值为10^-7.5
②在该体系中c（HClO）+c（ClO^-）小于c（H⁺）-c（OH^-）（填“大于”“小于”“等于”）
（2）用H₂O₂除去工业尾气中的Cl₂，相关的反应：
H₂O₂（l）+Cl₂（g）═2HCl（g）+O₂（g）
已知：2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₁=-196.5KJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂=-571.6KJ/mol
H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H₃=-184.6KJ/mol
则H₂O₂（l）与Cl₂（g）反应生成HCl（g）和O₂（g）的热化学方程式为：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g）△H=+3.01 kJ/mol
（3）用O₂将HCl转化为Cl₂，可提高效益，减少污染．新型RuO₂催化剂对HCl转化为Cl₂，可提高效益，减少污染．新型RuO₂催化剂对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ɑ_HCl-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下列措施中有利于提高ɑ_HCl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
（4）向50mL0.018mol．L^-1的AgNO₃溶液中加入50mL0.02mol．L^-1的盐酸，生成沉淀．已知
K_sp（AgCl）=1.0×10^-10，则沉淀生成后溶液的PH是2；如果向完全沉淀后的溶液中（忽略体积误差）继续加入50mL0.001mol．L^-1的盐酸，不能（填“能”或“不能”）观察到现象．

Answer 1

分析 （1）①上述体系中属于电离平衡的是HClO?H⁺+ClO^-，据图表数据计算；
②任何电解质溶液中都存在电荷守恒，据电荷守恒分析；
（2）根据盖斯定律，①×$\frac{1}{2}$+③-②×$\frac{1}{2}$可得：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g），反应热也进行相应的计算，进而书写热化学方程式；
（3）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α_HCl，应使平衡向正反应方向移动，注意不能只增加HCl的浓度；
（4）沉淀后溶液中剩余氢离子浓度，计算pH，根据溶液中c（Ag⁺）•c（Cl^-）与Ksp的大小关系分析．

解答 解：（1）①上述体系中属于电离平衡的是HClO?H⁺+ClO^-，其平衡常数表达式为：K=$\frac{[{H}^{+}][Cl{O}^{-}]}{[HClO]}$，在pH=7.5时，c（ClO^-）与c（HClO）相等，K=c（H⁺）=10^-7.5，
故答案为：10^-7.5；
②体系中存在电荷守恒c（H⁺）=c（Cl^-）+c（ClO^-）+c（OH^-），即c（Cl^-）+c（ClO^-）=c（H⁺）-c（OH^-），在氯水中HCl完全电离、HClO部分电离，所以c（HClO）＜c（Cl^-），所以c（HClO）+c（ClO^-）＜c（H⁺）-c（OH^-），故答案为：小于；
（2）发生反应：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g），
已知：①2H₂O₂（l）═2H₂O（l）+O₂（g）△H₁=-196.46kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂=-571.6KJ/mol
③Cl₂（g）+H₂（g）═2HCl（g）△H₃=-184.60kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①×$\frac{1}{2}$+③-②×$\frac{1}{2}$可得：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g），△H=（-196.46kJ•mol^-1）×$\frac{1}{2}$+（-184.60kJ•mol^-1）-$\frac{1}{2}$×（-571.6kJ•mol^-1）=+3.01kJ•mol^-1，故热化学方程式为：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g）△H=+3.01 kJ/mol，
故答案为：H₂O₂（l）+Cl₂（g）=2HCl（g）+O₂（g）△H=+3.01 kJ/mol；
（3）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，
A．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；
（4）沉淀生成后，氢离子浓度c=$\frac{0.02mol/L}{2}$=0.01mol/L，所以pH=2，
向沉淀生成后的溶液中再加入50mL0.001mol/L的盐酸，则溶液体积为0.15L，
c（Ag⁺）=$\frac{1.0×1{0}^{-7}×0.1}{0.15}$=$\frac{2}{3}$×10^-7mol/L，
c（Cl^-）=0.001mol/L，
则c（Ag⁺）•c（Cl^-）=$\frac{2}{3}$×10^-7×0.001=×10^-10＜Ksp=1.0×10^-10，所以不产生沉淀，不能观察到现象，
故答案为：2，不能．

点评 本题考查了氧化还原反应中氧化剂还原剂判断及计算、离子方程式书写、化学平衡常数及计算、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，题目难度较大，较好的考查的分析解决问题的能力．