Question

【题目】（加试题）水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。

(1) 关于反应H2(g)＋1/2O2(g)H2O(l)，下列说法不正确的是________。

A．焓变ΔH＜0，熵变ΔS＜0

B．可以把反应设计成原电池，实现能量的转化

C．一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行

D．选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行

(2) ①根据H2O的成键特点，画出与图中H2O分子直接相连的所有氢键(O－H…O)________。

②将一定量水放入抽空的恒容密闭容器中，测定不同温度(T)下气态、液态水平衡共存[H2O(l)H2O(g)]时的压强(p)。在图中画出从20℃开始经过100℃的p随T变化关系示意图(20℃时的平衡压强用p1表示)________。

　　　　

(3) 水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2℃)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。

①与常温常压的水相比，高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因________。

②如果水的离子积Kw从1.0×1014增大到1.0×1010，则相应的电离度是原来的________倍。

③超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶，由此发展了超临界水氧化技术。一定实验条件下，测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示，其中x为以碳元素计的物质的量分数，t为反应时间。

　　　　

下列说法合理的是________。

A．乙醇的超临界水氧化过程中，一氧化碳是中间产物，二氧化碳是最终产物

B．在550℃条件下，反应时间大于15 s时，乙醇氧化为二氧化碳已趋于完全

C．乙醇的超临界水氧化过程中，乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率，而且两者数值相等

D．随温度升高，xCO峰值出现的时间提前，且峰值更高，说明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大

(4) 以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。

①阳极的电极反应式是________。

②制备H2O2的总反应方程式是________。

Answer 1

【答案】C 水的电离为吸热过裎，升高温度有利于电离(压强对电离平衡影响不大) 100 ABD 2HSO4-－2eS2O82-＋2H+或2SO42-－2eS2O82- 2H2OH2O2＋H2↑

【解析】

本题以水为载体考查了化学反应原理的相关知识，如电化学，化学平衡等。

（1）A.氢气燃烧是放热反应，ΔH＜0，该反应中气体变为液体，为熵减过程，故ΔS＜0，A项正确；

B.该反应可设计为氢氧燃料电池，其化学能转为电能，B项正确；

C.某条件下自发反应是一种倾向，不代表真实发生，自发反应往往也需要一定的反应条件才能发生，如点燃氢气，C项错误；

D.催化剂降低活化能，加快反应速率，D项正确。

故答案选C。

（2）①H2O电子式为，存在两对孤电子对，因而O原子可形成两组氢键，每个H原子形成一个氢键，图为：

②100℃，101kPa为水的气液分界点，20℃和p1为另一个气液分界点，同时升高温度和增加压强利于水从液体变为气体，因而曲线为增曲线，可做图为：

（3）①水的电离为吸热过裎，升高温度有利于电离，压强对固液体影响不大，可忽略。

②c(H+)=，当Kw=1.0×10-14，c1(H+)=10-7mol/L，当Kw=1.0×10-10，c2(H+)=10-5mol/L，易知后者是前者的100倍，所以相应的电离度是原来的100倍。

③A.观察左侧x-t图像可知，CO先增加后减少，CO2一直在增加，所以CO为中间产物，CO2为最终产物，A项正确；

B.观察左侧x-t图像，乙醇减少为0和CO最终减少为0的时间一致，而右图xCO-t图像中550℃，CO在15s减为0，说明乙醇氧化为CO2趋于完全，B项正确；

C.乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率，但两者数值不相等，比值为化学计量数之比，等于1：2，C项错误；

D.随着温度的升高，乙醇的氧化速率和一氧化碳氧化速率均增大，但CO是中间产物，为乙醇不完全氧化的结果，CO峰值出现的时间提前，且峰值更高，说明乙醇氧化为CO和CO2速率必须加快，且大于CO的氧化速率，D项正确。

故答案选ABD。

（4）①电解池使用惰性电极，阳极本身不参与反应，阳极吸引HSO4-（或SO42-）离子，并放电生成S2O82-，因而电极反应式为2HSO4-－2e=S2O82-＋2H+或2SO42-－2e=S2O82- 。

②通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8和H2。由题中信息可知，生成的NH4HSO4可以循环使用，说明(NH4)2S2O8与水反应除了生成H2O2，还有NH4HSO4生成，因而总反应中只有水作反应物，产物为H2O2和H2,故总反应方程式为2H2OH2O2＋H2↑。