Question

【題目】氧氣是一種常見的氧化劑，用途廣泛。回答下列問題：

（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=akJ·mol－1

①相同條件下，H2O2分解時(shí)，使用催化劑，不會(huì)改變的是___（填標(biāo)號）。

A.反應(yīng)熱 B.反應(yīng)速率 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+2Fe3+＝2Fe2++O2+2H+，第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。

（2）已知：O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g) + 2H2O(g)。將1molO2和4molHCl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)），下列說法正確的是___（填標(biāo)號）。

A.溫度升高，k增大

B.使用催化劑，k不變

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“＜”）。

③T2時(shí)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率＝___。

Answer 1

【答案】AD H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O AD ＜ ＜ 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．溫度改變瞬間，濃度沒有影響，即通過增大k從而改變了速率；

B．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；

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×（0.5÷4）=0.625mol、

n（T2）=5×（0.5÷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對于氣相反應(yīng)，經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)常見的有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。

O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g) + 2H2O(g)

起始量/mol 1 40 0

變化量/mol a 4a 2a 2a

平衡量/mol 1-a 4（1-a） 2a 2a

即 0.5 2 1 1

以此計(jì)算HCl的平衡轉(zhuǎn)化率及Kx。

(1)①根據(jù)過渡態(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))，只有A.D正確，

故答案為：AD；

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+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,故答案為：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；

(2)①A. 溫度改變瞬間，濃度沒有影響，即通過增大k從而改變了速率，使平衡發(fā)生移動(dòng)，故A正確；

B. 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，故B錯(cuò)誤；

C. 從速率程可知,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k沒有影響，故C錯(cuò)誤；

D. 化學(xué)平衡的建立與途徑無關(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：AD；

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)=5×0.54=0.625mol、n(T2)=5×0.55=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：<;<;

③對于氣相反應(yīng),經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)常見的有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。

O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g) + 2H2O(g)

起始量/mol1400

變化量/mola4a2a2a

平衡量/mol1a4(1a)2a2a

1a+4(1a)+2a+2a=4.5 解a=0.5

即平衡量0.5211

則HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為2÷4×100%=50%,

故答案為：50%。