Question

【題目】能源與材料、信息被稱為現代社會發展的三大支柱，化學與能源有著密切聯系。

(1)下表中的數據表示破壞1mol化學鍵需消耗的能量(即鍵能，單位為kJ·mol-1)

化學鍵	H-H	Cl-Cl	H-Cl
鍵能	436	243	431

請根據以上信息可知，1mol氫氣在足量的氯氣著燃燒生成氯化氫氣體放出熱量___________。

(2)天然氣是一種重要的情節能源和化工原料，其主要成分為CH4。以CH4、空氣、KOH溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池。該電池的負極反應式為___________。

(3)工業上有一種方法是用 CO2來生產燃料甲醇，可以將CO2變廢為寶。在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，一定條件下發生反應：CO2+3H2CH3OH(g)+H2O(g),測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下圖所示。

①從反應開始到平衡，CH3OH的平均反應速率v(CH3OH)=___________；H2的轉換率α(H2)=___________。

②若反應CO2+3H2CH3OH(g)+H2O(g)在四種不同情況下的反應速率分別為：

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

該反應進行由快到慢的順序為___________(填字母)。

(4)海水化學資源的利用具有非常廣闊的前景。從海水中提取溴的工業流程如圖：

①流程④中涉及的離子反應如下，請在下面方框內填入適當的化學計量數：

□Br2+□CO32-=□BrO3-+□Br-+□CO2↑______

②以上五個過程中涉及氧化還原反應的有___________個。

③步驟③中已獲得游離態的溴，步驟④又將之轉變成化合態的溴，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（或濃縮）溴元素

【解析】(1)根據焓變H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和進行計算。

(2) 甲烷、空氣、氫氧化鉀溶液形成原電池,負極甲烷失電子發生氧化反應。

(3)①根據圖像信息，利用三段式進行解答。

②將各物質的速率除以該物質的所對應的系數，然后比較各物質的速率的數值大小，注意單位要統一。

(4) ①根據化合價的升降及電荷守恒進行配平。

② ①海水曬鹽屬于物理變化；②電解熔融的氯化鈉可以生成氯氣，屬于氧化還原反應；③氯氣氧化溴離子生成單質溴，屬于氧化還原反應；④溴與碳酸鈉溶液發生氧化還原反應3Br2＋3CO32－=BrO3－＋5Br－＋3CO2↑，屬于氧化還原反應；⑤在酸性條件下，溴離子被氧化為溴單質，屬于氧化還原反應；據以上分析解答。

③海水中溴元素的濃度低，因此II的作用是富集溴元素。

(1)反應H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),焓變H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和=436+243-2×431=-183 kJ；則熱化學方程式為: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) H=-183 kJ·mol-1,1mol氫氣在足量的氯氣中燃燒生成氯化氫氣體放出熱量183kJ；正確答案：183kJ。

(2) 甲烷、空氣、氫氧化鉀溶液形成原電池,負極甲烷失電子發生氧化反應,反應式為: CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O ；正確答案: CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

(3)①根據圖像可知，反應達到平衡時，二氧化碳的濃度變化了1-0.25=0.75mol/L，甲醇的濃度變化了0.75mol/L，CH3OH的平均反應速率v(CH3OH)=0.75/10= 0.075mol/（Lmin）；根據反應關系可知，氫氣的濃度變化了0.75×3=2.25 mol/L，變化的量為2.25×1=2.25mol，H2的轉化率α(H2)= 2.25/3×100%=75%；正確答案：0.075mol/（Lmin）；75% 。

②將各物質的速率除以該物質所對應的系數，然后比較各物質的速率的數值大：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；該反應進行由快到慢的順序為D＞C=B＞A；正確答案：D＞C=B＞A（或D＞B = C＞A）。

(4) ①根據化合價的升降配平，即3Br2＋CO32－→BrO3－＋5Br－＋口，利用反應前后所帶電荷數守恒，配平CO32－，即為3Br2＋3CO32－→BrO3－＋5Br－＋口，根據元素守恒和原子個數守恒，即為3Br2＋3CO32－=BrO3－＋5Br－＋3CO2↑；正確答案：3、 3、 1、 5、 3。

② ①海水曬鹽屬于物理變化；②電解熔融的氯化鈉可以生成氯氣，屬于氧化還原反應；③氯氣氧化溴離子生成單質溴，屬于氧化還原反應；④溴與碳酸鈉溶液發生反應為：3Br2＋3CO32－=BrO3－＋5Br－＋3CO2↑；屬于氧化還原反應；⑤在酸性條件下，溴離子被氧化為溴單質，屬于氧化還原反應；以上五個過程中涉及氧化還原反應的有4個；正確答案：4。

③海水中溴元素的濃度低，因此II的作用是富集溴元素；正確答案：富集（或濃縮）溴元素。