Question

（1）用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。

利用反应A可实现氯的循环利用。反应A：4HCl＋O₂2Cl₂＋2H₂O

已知：ⅰ．此条件下反应A中，4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。

ⅱ．

①写出此条件下，反应A的热化学方程式             。

②断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为             kJ。

（2）氢气用于工业合成氨  N₂(g) + 3H₂(g) 2NH₃(g)；ΔH = -92.2 kJ·mol^-1。

①一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，一定量的N₂和H₂反应达到平衡后，改变某一外界条件，正逆反应速率与时间的关系如下图所示，其中t₄  ﹑t₅ ﹑t₇时刻对应的实验条件改变分别是t₄           ；t₅         ；t₇         。

②温度为T℃时，将2nmolH₂和nmolN₂放入0.5L密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50﹪，此时放出热量46.1 kJ。则n=           。

（3）科学家用氮化镓材料与铜组装如图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO₂和H₂O合成CH₄。

①写出铜电极表面的电极反应式           。

②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量          （选填“氢氧化钠”或“硫酸”）。

（4）传统制备肼的方法是以NaClO氧化NH₃，制得肼(N₂H₄)的稀溶液。该反应的离子方程式是          。

Answer

（1）①4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－115.6kJ·mol－1②31.9

（2）①t4加入催化剂；t5减小NH3浓度；t7降温；②1

（3）①CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O；②硫酸（4）ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O

【解析】

试题分析：（1）①依据反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应的热化学方程式为：4HCl（g）+O2（g）＝2Cl2（g）+2H2O（g）△H=-115.6 KJ/mol；

②设H—O键的键能为x，H—Cl键的键能为y，则有－115.6＝－2×243－4x＋4y＋498，化简得x－y＝31.9，即断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为31.9kJ。

（2）①t4时刻正逆反应速率均增大，但平衡不移动，由于正反应是体积减小的可逆反应，所以改变的条件只能是加入催化剂；t5时刻正反应速率不变，逆反应速率减小，平衡向正反应方向进行，所以改变的条件是减小NH3浓度；t7时刻正逆反应速率均减小，平衡向正反应方向进行，所以改变的条件是降低温度；

②根据热化学方程式可知参加反应的氮气的物质的量是46.1 kJ÷92.2 kJ·mol-1＝0.5mol，由于氮气的转化率是50%，则n×0.5＝0.5mol，所以n＝1；

（3）①根据示意图可知铜电极表面产生甲烷，这说明CO2得到电子结合氢离子转化为甲烷，同时还有水生成，因此电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋＝CH4＋2H2O。

②由于正极需要消耗氢离子，所以为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硫酸。

（4）NaClO氧化NH3，氧化产物是肼(N2H4)，还原产物是氯化钠，根据原子守恒可知还有水生成，因此该反应的离子方程式是ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O。

【考点定位】考查反应热计算、外界条件对平衡状态的影响、氧化还原反应以及电极反应式的书写

【名师点晴】该题的难点是氧化还原反应方程式书写和电极反应式书写，氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子的总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。在书写电极反应式时需要注意环境介质对反应产物的影响，例如溶液的酸碱性、是否存在交换膜，是阴离子交换膜。还是阳离子交换膜，是熔融的电解质，还是水溶液。注意原电池或电解池中离子的移动方向。