题目内容
【题目】氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。
(1)已知:900 K时,4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g),反应自发。
①该反应是放热还是吸热,判断并说明理由______________________________________。
②900 K时,体积比为4:l的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl的平衡转化率α(HCl) 随压强(P)变化曲线如图。保持其他条件不变,升温到T K(假定反应历程不变),请画出压强在1.5×l05~4.5×105Pa范围内,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线示意图_________。
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(2)已知:Cl2(g)+2NaOH(aq)==NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) △Hl=―102 kJ·mol-1
3Cl2(g)+6NaOH(aq)==5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1) △H2=―422 kJ·mol—1
①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式_____________________。
②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气,制得NaClO溶液(不含NaClO3),此时ClO―的浓度为c0 mol·L-1;加热时NaClO转化为NaClO3,测得t时刻溶液中ClO―浓度为ct mol·L-1,写出该时刻溶液中Cl―浓度的表达式;c(Cl―)=_________ mol·L-1 (用c0、ct表示)
③有研究表明,生成NaClO3的反应分两步进行:
I、2ClO―=ClO2―+Cl―
II、ClO2―+ClO―=ClO3―+Cl―
常温下,反应II能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,试用碰撞理论解释其原因:_______________________________。
(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气,会使电解电压升高,电解效率下降。为抑制氢气的产生,可选择合适的物质(不引入杂质),写出该电解的总化学方程式________________________________________。
【答案】 放热,△S<0,反应自发满足△H-T△S<0
3NaClO(aq)=2NaCl(aq)+NaClO3(aq)△H=-116kJ/mol (5c0-2ct)/3 反应Ⅰ的活化能高,活化分子百分数低,不利于ClO-向ClO3-转化 2NaClO3+O2
2NaClO4
【解析】(1)①反应自发进行的判断依据是△H-T△S<0;
②根据温度、压强对平衡状态的影响分析判断;
(2)①盖斯定律计算NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式;
②氯气和氢氧化钠生成氯离子,次氯酸钠分解生成氯离子,溶液中氯离子为二者总和;
③根据活化能对反应的影响分析;
(3)为抑制氢气的产生,可选择合适的物质氧气和氢气反应生成水。
(1)①900 Κ时,4HCl(g)+O2(g)
2Cl2(g)+2H2O(g)的△S<0,反应自发满足△H-T△S<0,△H<0;
②900K时,体积比为4:1的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图。保持其他条件不变,升温到T K,平衡逆向进行,HCl转化率减小,随压强增大平衡正向进行,HCl转化率增大,据此画出图象为
;
(2)①已知:
Ⅰ、Cl2(g)+2NaOH(aq)==NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l) △Hl=―102 kJ·mol-1
Ⅱ、3Cl2(g)+6NaOH(aq)==5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(1) △H2=―422 kJ·mol—1
根据盖斯定律可知Ⅱ-Ⅰ×3得到NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式:3NaClO(aq)=2NaCl(aq)+NaClO3(aq)△H=-116kJ/mol;
②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气,制得NaClO溶液(不含NaClO3),此时ClO-的浓度为c0 molL-1,则Cl2(g)+2NaOH(aq)=NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)反应中生成氯离子浓度为c0 molL-1,加热时NaClO转化为NaClO3,测得t时刻溶液中ClO-浓度为ct mol·L-1,反应的次氯酸钠浓度=c0 molL-1-ct mol·L-1
3NaClO(aq)=NaClO3(aq)+2NaCl(aq)
3 2
c0 molL-1-ct mol·L-1 2(c0 molL-1-ct mol·L-1)/3
该时刻溶液中Cl-浓度的表达式:c0 molL-1+2(c0 molL-1-ct mol·L-1)/3=(5c0-2ct)/3 mol
③常温下,反应II能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,说明反应进行决定于反应Ⅰ,反应Ⅰ的活化能高,活化分子百分数低,不利于ClO-向ClO3-转化;
(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4,在电解过程中由于阴极上吸附氢气,会使电解电压升高,电解效率下降。为抑制氢气的产生,可选择合适的物质氧气和氢气反应生成水,该电解池中电解的化学方程式为:2NaClO3+O2
2NaClO4。
【题目】某一反应体系有反应物和生成物共五种物质:O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2。已知该反应中H2O2只发生如下过程:H2O2→O2
(1)该反应中的还原剂是____________。
(2)该反应中,发生还原反应的过程是______________→____________。
(3)写出该反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目_____________。
(4)如反应转移了0.3 mol电子,则产生的气体在标准状况下的体积为 。
(5)已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为:SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-,则下列反应不能发生的是( )
A.2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ |
B.I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI |
C.H2O2+H2SO4=SO2↑+O2↑+2H2O |
D.2Fe3++2I-=2Fe2++I2 |