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kJmol－1)

化學鍵	H－H	Cl－Cl	H－Cl
鍵能/(kJmol－1)	436	243	431

根據以上信息可知，1molH2在足量的氯氣中燃燒生成氯化氫氣體放出的熱量是_______

(2)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(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示：

①從反應開始到平衡，CH3OH的平均反應速率υ(CH3OH)=_______________。

②若反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在四種不同情況下的反應速率分別為：

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

該反應進行由快到慢的順序為___________(填字母)

(3)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所示：

①以上五個過程中涉及氧化還原反應的有_____________個。

②步驟③中已獲得游離態的溴，步驟④又隨之轉變成化合態的溴，其目的是__________。

Answer 1

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

【解析】

利用鍵能計算反應熱時，反應放出的熱量應等于生成物的鍵能總和與反應物的鍵能總和之差；CH3OH(g)為生成物，物質的量濃度應從0開始，然后不斷增大，最終達平衡，其表示的速率應為單體時間內的濃度變化量；利用不同物質的速率比較反應速率的快慢時，須轉化為同一種物質，且注意單位的統一。從海水中提取溴，操作①為利用海水蒸發讓NaCl結晶析出，鹵水中含有Br-；操作②為電解飽和食鹽水制Cl2；操作③是將生成的Cl2通入鹵水中獲得含低濃度Br2的溶液；操作④是利用空氣將Br2吹出，然后用SO2水溶液吸收，生成硫酸和氫溴酸；操作⑤是將溶液中的氫溴酸用氯氣氧化，所得產物經蒸餾可得純凈的溴蒸氣。

(1)由以上分析知，1molH2在足量的氯氣中燃燒生成氯化氫氣體，放出的熱量是2×431kJ-436kJ-243kJ=183 kJ。答案為：183 kJ；

(2)①因為CH3OH為生成物，起始量應為0，所以圖中上升的曲線便是CH3OH的濃度變化曲線，CH3OH的平均反應速率υ(CH3OH)== 0.075mol/(Lmin)。答案為：0.075mol/(Lmin)；

②為便于比較，利用反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)將四種不同情況下的反應速率分別轉化成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 ；

比較以上數據，可得出該反應進行由快到慢的順序為D＞C=B＞A(或D＞B = C＞A)。答案為：D＞C=B＞A(或D＞B = C＞A)；

(3)①以上五個過程中涉及氧化還原反應的有②③④⑤，共4個。

②步驟③中已獲得游離態的溴，但濃度小，步驟④又隨之轉變成化合態的溴，但濃度大，所以其目的是富集(或濃縮)溴元素。答案為：4；富集(或濃縮)溴元素。