Question

对一个化学反应的研究需要从反应条件、限度、速率、定量关系等因素进行综合分析，下列是关于化学反应的系列研究，请根据相关信息回答问题．
（1）关于反应物之间的定量关系的研究：已知反应：Br₂+2Fe²⁺═2Br^-+2Fe³⁺，向10mL 0.1mol?L^-1的FeBr₂溶液中通入0.001mol Cl₂，该反应的离子方程式为：

2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-

（2）关于反应速率、限度的研究：
①已知298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数Ksp=5.6×10^-12，在氯化镁溶液中加入一定量的烧碱，测得pH=13.0，则此温度下残留在溶液中的c（Mg²⁺）=

5.6×10^-10mol/L

．
②科学研究发现纳米级的Cu₂O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu₂O并通入0.10mol水蒸气，发生反应：2H₂O（g）

Cu2O

2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ?mol^-1不同时段产生O₂的量见下表：

时间/min	20	40	60	80
n（O2）/mol	0.0010	0.0016	0.0020	0.0020

则前20min的反应速率 v（H₂O）=

5.0×10^-5mol?L^-1?min^-1

；达平衡时，至少需要吸收的光能为

0.968

kJ．

③向某密闭容器中加入 0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体．一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示．附图中乙图为t₂时刻后改变容器中条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件，所用条件均不同．已知，t₃-t₄阶段为使用催化剂[已知t₀-t₁阶段c（B）未画出]．请回答：
I：t₄-t₅阶段改变的条件为

减小压强

，
II：B的起始物质的量为

0.04mol

．

Answer 1

分析：（1）还原性Fe²⁺＞Br^-，二者以1：1反应，由电子守恒可知，亚铁离子全部被氧化，溴离子一半被氧化；
（2）①298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数Ksp=5.6×10^-12，pH=13.0，c（OH^-）=0.1mol/L，以此计算；
②前20min的反应速率 v（O₂）=

0.001mol 2L

20min

=0.000025mol/（L．min），反应速率之比等于化学计量数之比；达平衡时，参加反应的水为0.004mol，物质的量与热量成正比；
③t₄-t₅阶段，反应速率同等程度的减小；则该反应为反应前后体积不变的反应，由图可知，c（A起始）=0.15mol/L，n（A起始）=0.3mol，所以体积为2L，反应后的总物质的量为（0.11mol/L+0.06mol/L+0.05mol/L）×2L=0.44mol，以此解答．

解答：解：（1）还原性Fe²⁺＞Br^-，二者以1：1反应，由电子守恒可知，亚铁离子全部被氧化，溴离子一半被氧化，则等物质的量反应的离子反应为2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-，故答案为：2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-；
（2）①298K时，Mg（OH）₂的溶度积常数Ksp=5.6×10^-12，pH=13.0，c（OH^-）=0.1mol/L，残留在溶液中的c（Mg²⁺）=

Ksp

c(OH-)

=5.6×10^-10mol/L，
故答案为：5.6×10^-10mol/L；
②前20min的反应速率 v（O₂）=

0.001mol 2L

20min

=0.000025mol/（L．min），反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H₂O）=5.0×10^-5 mol?L^-1?min^-1；达平衡时，60min达到平衡，由表格中的数据可知参加反应的水为0.002mol×2=0.004mol，物质的量与热量成正比，吸收的热量等于需要的光能，则需要光能为0.004×

1

2

×484kJ=0.968KJ，故答案为：5.0×10^-5 mol?L^-1?min^-1；0.968；
③t₄-t₅阶段，反应速率同等程度的减小，则该反应为反应前后体积不变的反应，改变的条件为减小压强，又由图可知，c（A起始）=0.15mol/L，n（A起始）=0.3mol，所以体积为2L，反应后的总物质的量为（0.11mol/L+0.06mol/L+0.05mol/L）×2L=0.44mol，所以起始B的物质的量为0.44mol-0.3mol-0.1mol=0.04mol，
故答案为：减小压强；0.04mol．

点评：本题较为综合，考查知识点较多涉及氧化还原、离子反应、化学平衡、溶度积的计算等，注重高考热点的考查，题目难度中等．