Question

【题目】氧气是一种常见的氧化剂，用途广泛。回答下列问题：

（1）用H2O2制取O2时，分解的热化学方程式为：2H2O2(aq)＝2H2O(l)+O2(g) ΔH=akJ·mol－1

①相同条件下，H2O2分解时，使用催化剂，不会改变的是___（填标号）。

A.反应热 B.反应速率 C.活化能 D.生成物

②以Fe3+作催化剂时，H2O2的分解反应分两步进行，第一步反应为：H2O2+2Fe3+＝2Fe2++O2+2H+，第二步反应的化学方程式为___。

（2）已知：O2(g)+4HCl(g)2Cl2(g) + 2H2O(g)。将1molO2和4molHCl充入某恒容密闭容器中，分别在T1和T2的温度下进行实验，测得容器内总压强（p）与反应时间（t）的变化关系如图所示。

①该反应的速率v=k ca(O2)·cb(HCl)（k为速率常数），下列说法正确的是___（填标号）。

A.温度升高，k增大

B.使用催化剂，k不变

C.平衡后分离出水蒸气，k变小

D.平衡后再充入1molO2和4molHCl，反应物转化率都增大

②T1___T2（填“＞”或“＜”）。该反应的ΔH___0（填“＞”或“＜”）。

③T2时，HCl的平衡转化率＝___。

Answer 1

【答案】AD H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O AD ＜ ＜ 50%

【解析】

（1）①催化剂参与了化学反应，改变了反应历程（生成不同的中间产物），降低了活化能，从而能使化学反应速率加快，但是催化剂的质量和性质不变，反应热不变（只与始终态有关）；

②Fe3+作为催化剂，在反应前后质量和性质不变，根据盖斯定律总反应=第一步反应+第二步反应；

（2）①A．温度改变瞬间，浓度没有影响，即通过增大k从而改变了速率；

B．催化剂降低了反应的活化能，使反应的速率常数k增大；

C．从速率方程可知，平衡后分离出水蒸气，降低了c（H2O），使平衡正向移动，从而改变了c（O2）和c（HCl）；

D．化学平衡的建立与途径无关，所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”，相当于增大反应体系的压强；

②从图象可知，T2温度下，容器中压强大，达到平衡所需要的时间短，所以温度T2>T1；T1、T2温度下，气体物质的量的减少量分别为n（T1）=5×（0.5÷4）=0.625mol、

n（T2）=5×（0.5÷5）=0.5mol，即T1平衡时转化率更大，且因为T2>T1，所以△H<0；

③对于气相反应，经验平衡常数常见的有Kc、Kp、Kx等，三种平衡常数的表示式相似，只是Kc、Kp、Kx分别用平衡时物质的量浓度、分压、物质的量分数表示。

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

起始量/mol 1 40 0

变化量/mol a 4a 2a 2a

平衡量/mol 1-a 4（1-a） 2a 2a

即 0.5 2 1 1

以此计算HCl的平衡转化率及Kx。

(1)①根据过渡态理论,催化剂参与了化学反应,改变了反应历程(生成不同的中间产物),降低了活化能,从而能使化学反应速率加快,但是催化剂的质量和性质不变,反应热不变(只与始终态有关)，只有A.D正确，

故答案为：AD；

②Fe3+作为催化剂,在反应前后质量和性质不变,根据盖斯定律总反应=第一步反应+第二步反应,故第二步反应为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O,故答案为：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；

(2)①A. 温度改变瞬间，浓度没有影响，即通过增大k从而改变了速率，使平衡发生移动，故A正确；

B. 催化剂降低了反应的活化能,使反应的速率常数k增大,根据速率方程v=kca(O2)cb(HCl)，反应速率随之增大，故B错误；

C. 从速率程可知,平衡后分离出水蒸气,降低了c(H2O),使平衡正向移动,从而改变了c(O2)和c(HCl)，但对k没有影响，故C错误；

D. 化学平衡的建立与途径无关,所以“平衡后再充入1molO2和4molHCl”，相当于增大反应体系的压强，反应有利于向气体分子数减小的方向进行，故D正确；

故答案为：AD；

②从图象可知,T2温度下,容器中压强大,达到平衡所需要的时间短,所以温度T2>T1;T1、T2温度下,气体物质的量的减少量分别为n(T1)=5×0.54=0.625mol、n(T2)=5×0.55=0.5mol，,即T1平衡时转化率更大,且因为T2>T1，所以△H<0，

故答案为：<;<;

③对于气相反应,经验平衡常数常见的有Kc、Kp、Kx等,三种平衡常数的表示式相似,只是Kc、Kp、Kx分别用平衡时物质的量浓度、分压、物质的量分数表示。

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

起始量/mol1400

变化量/mola4a2a2a

平衡量/mol1a4(1a)2a2a

1a+4(1a)+2a+2a=4.5 解a=0.5

即平衡量0.5211

则HCl的平衡转化率为2÷4×100%=50%,

故答案为：50%。