Question

【題目】氧氣是一種常見(jiàn)的氧化劑，用途廣泛。回答下列問(wèn)題：

（1）用H2O2制取O2時(shí)，分解的熱化學(xué)方程式為： 2H2O2(aq)=2H2O(l) +O2(g) ΔH= a kJ·mol－1

①相同條件下，H2O2分解時(shí)，無(wú)論是否使用催化劑，均不會(huì)改變的是_______（填標(biāo)號(hào)）。

A 反應(yīng)速率 B 反應(yīng)熱 C 活化能 D 生成物

②以Fe3+作催化劑時(shí)，H2O2的分解反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步反應(yīng)為： H2O2(aq) + 2Fe3+ (aq)＝2Fe2+ (aq) +O2(g) +2H+ (aq)ΔH＝b kJ·mol－1

第二步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________。

（2）工業(yè)上用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時(shí)產(chǎn)生HCl副產(chǎn)物，可用O2將其轉(zhuǎn)化為Cl2，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用[O2(g) + 4HCl(g) 2Cl2(g) + 2H2O(g)]。將1 molO2和4 molHCl充入某恒容密閉容器中，分別在T1和T2的溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得容器內(nèi)總壓強(qiáng)（p）與反應(yīng)時(shí)間（t）的變化關(guān)系如圖所示。

①該反應(yīng)的速率v = k ca(O2)·cb(HCl)（k為速率常數(shù)），下列說(shuō)法正確的是____________（填標(biāo)號(hào)）。

A 使用催化劑，k不變

B 溫度升高，k增大

C 平衡后分離出水蒸氣，k變小

D 平衡后再充入1molO2和4molHCl，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率都增大

②T1________T2（填“＞”或“＜”）。該反應(yīng)的ΔH______0（填“＞”或“＜”），判斷的依據(jù)是_________。

③T2時(shí)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率＝________，反應(yīng)的Kx＝_____（Kx為以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)）。

Answer 1

【答案】BD H2O2(aq) +2Fe2+(aq) +2H+(aq)＝2Fe3+(aq)+2H2O(l) ΔH= (a－b) kJ·mol－1 BD ＜ ＜ T1、T2的平衡體系中氣體減少量分別為n(T1)==0.625mol; n(T2)= =0.5mol，所以T1平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率更大 50%

【解析】

（1）①催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)，改變了反應(yīng)歷程（生成不同的中間產(chǎn)物），降低了活化能，從而能使化學(xué)反應(yīng)速率加快，但是催化劑的質(zhì)量和性質(zhì)不變，反應(yīng)熱不變（只與始終態(tài)有關(guān)）；

②Fe3+作為催化劑，在反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)不變，根據(jù)蓋斯定律總反應(yīng)=第一步反應(yīng)+第二步反應(yīng)；

（2）①A．催化劑降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)的速率常數(shù)k增大；

B．溫度改變瞬間，濃度沒(méi)有影響，即通過(guò)增大k從而改變了速率；

C．從速率方程可知，平衡后分離出水蒸氣，降低了c(H2O)，使平衡正向移動(dòng)，從而改變了c(O2)和c(HCl)；

D．化學(xué)平衡的建立與途徑無(wú)關(guān)，所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”，相當(dāng)于增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)；

②從圖象可知，T2溫度下，容器中壓強(qiáng)大，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間短，所以溫度T2>T1；T1、T2溫度下，氣體物質(zhì)的量的減少量分別為n（T1）=5×=0.625mol、n（T2）=5×=0.5mol，即T1平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率更大，且因?yàn)?/span>T2>T1，所以△H<0；

③對(duì)于氣相反應(yīng)，經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)常見(jiàn)的有Kc、Kp、Kx等，三種平衡常數(shù)的表示式相似，只是Kc、Kp、Kx分別用平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度、分壓、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示。

以此計(jì)算HCl的平衡轉(zhuǎn)化率及Kx。

(1)①根據(jù)過(guò)渡態(tài)理論，催化劑參與了化學(xué)反應(yīng),改變了反應(yīng)歷程(生成不同的中間產(chǎn)物)，降低了活化能，從而能使化學(xué)反應(yīng)速率加快，但是催化劑的質(zhì)量和性質(zhì)不變，反應(yīng)熱不變(只與始終態(tài)有關(guān))，BD正確，故答案為：BD；

②Fe3+作為催化劑，在反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)不變，根據(jù)蓋斯定律總反應(yīng)=第一步反應(yīng)+第二步反應(yīng)，故第二步反應(yīng)為H2O2(aq)+2Fe2+(aq)+2H+(aq)=2Fe3+(aq)+2H2O(l) △H=(ab)kJmol1，

故答案為：H2O2(aq)+2Fe2+(aq)+2H+(aq)=2Fe3+(aq)+2H2O(l) △H=(ab)kJmol1；

(2)①A.催化劑降低了反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)的速率常數(shù)k增大，根據(jù)速率方程v=kca(O2)cb(HCl)，反應(yīng)速率隨之增大，A錯(cuò)誤；

B. 溫度改變瞬間，濃度沒(méi)有影響，即通過(guò)增大k從而改變了速率，使平衡發(fā)生移動(dòng)，故B正確；

C. 從速率方程可知，平衡后分離出水蒸氣，降低了c(H2O)，使平衡正向移動(dòng)，從而改變了c(O2)和c(HCl)，但對(duì)k沒(méi)有影響，故C錯(cuò)誤；

D. 化學(xué)平衡的建立與途徑無(wú)關(guān)，所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”，相當(dāng)于增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)有利于向氣體分子數(shù)減小的方向進(jìn)行，故D正確；故答案為：BD；

②從圖象可知，T2溫度下，容器中壓強(qiáng)大，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間短，所以溫度T2>T1；T1、T2溫度下，氣體物質(zhì)的量的減少量分別為n（T1）=5×=0.625mol、n（T2）=5×=0.5mol，即T1平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率更大，且因?yàn)?/span>T2>T1，所以△H<0，故答案為：<；<；T1、T2的平衡體系中氣體減少量分別為n（T1）=5×=0.625mol、n（T2）=5×=0.5mol，所以T1平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率更大；

③對(duì)于氣相反應(yīng)，經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)常見(jiàn)的有Kc、Kp、Kx等，三種平衡常數(shù)的表示式相似，只是Kc、Kp、Kx分別用平衡時(shí)物質(zhì)的量濃度、分壓、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示。

則HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=50%，=，故答案為：50%；。