Question

(14分) 在25℃时，向100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸溶液里放入5.60 g纯铁粉（不考虑反应前后溶液体积的变化），反应开始至2 min末，收集到1.12 L（标准状况）氢气。在此之后，又经过4 min，铁粉完全溶解。则：
①在前2 min内用FeCl₂表示的平均反应速率是                  。
②在后4 min内用HCl表示的平均反应速率是                   。
③ 前2 min与后4 min相比，反应速率较快的是                             ，其原因是                                                          。
(2)已知有一组数据：破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量；破坏0.5mol氧气中的O=O键需要吸收249kJ的能量；形成水分子中1 molH—O键能够释放463kJ能量。下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化，请将图中①、②、③的能量变化的数值，填在下边的横线上。

①        kJ  ②         kJ  ③         kJ

Answer 1

（14分）（1）①0.25 mol?L^-1?min^-1  ②0.25 mol?L^-1?min^-1 （每空2分）
③前2 min ；随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减慢（每空2分）
（2）①  1370    ② 1852   ③  482 （每空2分）

（1）①反应开始至2 min末，收集到1.12 L（标准状况）氢气，则氢气的物质的量是0.05mol。根据方程式2HCl＋Fe=FeCl₂＋H₂↑,生成硫化亚铁是0.05mol，其浓度是0.5mol/L，所以用硫化亚铁表示的反应速率是0.5mol/L÷2min＝0.25 mol?L^-1?min^-1 。
②氯化氢的物质的量是0.4mol，而铁是0.1mol，所以在后4 min内用消耗氯化氢的物质的量是（0.1mol－0.05mol）×2＝0.1mol，浓度是0.1mol÷0.1L＝1.0mol/L，所以用氯化氢表示的反应速率是1.0mol/L÷4min＝0.25 mol?L^-1?min^-1 。
③根据①②可知，前2 min与后4 min相比，反应速率较快的是前2min。这是由于随着反应的进行，反应物氢离子的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减慢。
（2）根据图像可知，①表示断键吸收的能量，因此是436kJ×2＋249kJ×2＝1370kJ；②表示形成化学键所放出的能量，所以应该是463kJ×2×2＝1852kJ，因此该反应实际放出的热量是1852kJ－1370kJ＝482kJ。