Question

能源与材料、信息被称为现代社会发展的三大支柱，化学与能源有着密切联系。

(1)下表中的数据表示破坏1mol化学键需消耗的能量(即键能，单位为kJ•mol^－1)

化学键	H－H	Cl－Cl	H－Cl
键能/(kJ•mol^－^1)	436	243	431

根据以上信息可知，1molH₂在足量的氯气中燃烧生成氯化氢气体放出的热量是_______

(2)工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇，可以将CO₂变废为宝。在体积为1L的密闭容器中充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示：

①从反应开始到平衡，CH₃OH的平均反应速率υ(CH₃OH)=_______________。

②若反应CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)在四种不同情况下的反应速率分别为：

A．υ(CO₂)=0.15mol•L^－1•min^－1 B．υ(H₂)=0.01mol•L^－1•s^－1

C．υ(CH₃OH)=0.2mol•L^－1•min^－1 D．υ(H₂O)=0.45mol•L^－1•min^－1

该反应进行由快到慢的顺序为___________(填字母)

(3)海水化学资源的利用具有非常广阔的前景，从海水中提取溴的工业流程如图所示：

①以上五个过程中涉及氧化还原反应的有_____________个。

②步骤③中已获得游离态的溴，步骤④又随之转变成化合态的溴，其目的是__________。

Answer

183 kJ 0.075mol/(L•min) D＞C=B＞A(或D＞B = C＞A) 4 富集(或浓缩)溴元素

【解析】

利用键能计算反应热时，反应放出的热量应等于生成物的键能总和与反应物的键能总和之差；CH3OH(g)为生成物，物质的量浓度应从0开始，然后不断增大，最终达平衡，其表示的速率应为单体时间内的浓度变化量；利用不同物质的速率比较反应速率的快慢时，须转化为同一种物质，且注意单位的统一。从海水中提取溴，操作①为利用海水蒸发让NaCl结晶析出，卤水中含有Br-；操作②为电解饱和食盐水制Cl2；操作③是将生成的Cl2通入卤水中获得含低浓度Br2的溶液；操作④是利用空气将Br2吹出，然后用SO2水溶液吸收，生成硫酸和氢溴酸；操作⑤是将溶液中的氢溴酸用氯气氧化，所得产物经蒸馏可得纯净的溴蒸气。

(1)由以上分析知，1molH2在足量的氯气中燃烧生成氯化氢气体，放出的热量是2×431kJ-436kJ-243kJ=183 kJ。答案为：183 kJ；

(2)①因为CH3OH为生成物，起始量应为0，所以图中上升的曲线便是CH3OH的浓度变化曲线，CH3OH的平均反应速率υ(CH3OH)== 0.075mol/(L•min)。答案为：0.075mol/(L•min)；

②为便于比较，利用反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)将四种不同情况下的反应速率分别转化成υ(CO2)：

A．υ(CO2)=0.15mol•L－1•min－1 ；

B．υ(H2)=0.01mol•L－1•s－1，υ(CO2)=0.2mol•L－1•min－1 ；

C．υ(CH3OH)=0.2mol•L－1•min－1，υ(CO2)=0.2mol•L－1•min－1 ；

D．υ(H2O)=0.45mol•L－1•min－1，υ(CO2)=0.45mol•L－1•min－1 ；

比较以上数据，可得出该反应进行由快到慢的顺序为D＞C=B＞A(或D＞B = C＞A)。答案为：D＞C=B＞A(或D＞B = C＞A)；

(3)①以上五个过程中涉及氧化还原反应的有②③④⑤，共4个。

②步骤③中已获得游离态的溴，但浓度小，步骤④又随之转变成化合态的溴，但浓度大，所以其目的是富集(或浓缩)溴元素。答案为：4；富集(或浓缩)溴元素。