Question

【題目】短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置如圖所示，B、D最外層電子數(shù)之和為12，回答下列問題：

	A	B
C		D

(1)與元素B、D處于同一主族的第2-5周期元素單質(zhì)分別與H2反應(yīng)生成1 mol氣態(tài)氫化物對應(yīng)的熱量變化如下，其中能表示該主族第四周期元素的單質(zhì)生成1 mol氣態(tài)氫化物所對應(yīng)的熱量變化是______選填字母編號。

吸收99.7kJ b.吸收29.7kJ c.放出20.6kJ d.放出241.8kJ

(2)DB2通過下列工藝流程可制化工業(yè)原料H2DB4和清潔能源H2。

①查得：

化學(xué)鍵	H-H	Br-Br	H-Br
鍵能(kJ/mol)	436	194	362

試寫出通常條件下電解槽中發(fā)生總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______。

②根據(jù)資料：

化學(xué)式	Ag2SO4	AgBr
溶解度(g)	0.796	8.4×10-6

為檢驗分離器的分離效果，取分離后的H2DB4溶液于試管，向其中逐滴加入AgNO3溶液至充分反應(yīng)，若觀察到______，證明分離效果較好。

③在原電池中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)式為______。

④在電解過程中，電解槽陰極附近溶液pH______(填“變大”、“變小”或“不變”)。

⑤將該工藝流程用總反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為：________，該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點有_____(答一點即可)；缺點有____(答一點即可)。

(3)溴及化合物廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、纖維、塑料阻燃劑等，回答下列問題：海水提溴過程中，向濃縮的海水中通入______，將其中的Br-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴歧化為Br-和BrO3-，其離子方程式為______。

(4)CuBr2分解的熱化學(xué)方程式為：2CuBr2(s)2CuBr(s)+Br2(g)△H=+105.4kJ/mol。在密閉容器中將過量CuBr2于487K下加熱分解，平衡時p(Br2)為4.66×103Pa。

①如反應(yīng)體系的體積不變，提高反應(yīng)溫度，則p(Br2)將會______(填“增大”“不變”“減小”)。

②如反應(yīng)溫度不變，將反應(yīng)體系的體積增加一倍，則p(Br2)的變化范圍為______。

Answer 1

【答案】b 2HBr(aq)=Br2(aq)+H2(g) △H=+94kJ/mol 無淡黃色沉淀出現(xiàn)，最終出現(xiàn)白色沉淀 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 變大 SO2+2H2O=H2+H2SO4 溴可以循環(huán)利用，獲得清潔能源氫氣 生成過程有有毒物質(zhì)，電解循環(huán)能源消耗大 Cl2 Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+BrO3-+6HCO3- 增大 2.33×103Pa<p(Br2)≤4.66×103Pa

【解析】

由短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置可知，A、B處于第二周期，C、D處于第三周期，B、D最外層電子數(shù)之和為12，二者同主族，原子最外層電子數(shù)為6，則B為O元素，D為S元素，由元素的相對位置關(guān)系可知，A為N元素，C為Si元素，B、D兩種元素可以形成SO2、SO3兩種分子，且SO2具有漂白性。

(1)同主族自上而下非金屬性減弱，單質(zhì)與氫氣反應(yīng)劇烈程度減小，反應(yīng)熱增大；

(2)①根據(jù)電解槽中加入的物質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)判斷總反應(yīng)方程式；

②分離完全，硫酸中不含HBr，加入AgNO3溶液，根據(jù)沉淀顏色判斷；

③在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO2在負(fù)極放電生成H2SO4；

④在電解過程中，電解槽陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，氫離子濃度降低；

⑤原電池總反應(yīng)與電解池總反應(yīng)相加可得該工藝流程用總反應(yīng)的化學(xué)方程式SO2+2H2O=H2+H2SO4；該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點：溴可以循環(huán)利用，獲得清潔能源氫氣，缺點是：生成過程有有毒物質(zhì)，電解循環(huán)消耗能源大；

(3)海水提溴過程中，向濃縮的海水中通入氯氣，將其中的Br-氧化，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴歧化為Br-和BrO3-，同時生成HCO3-或CO2；

(4)①根據(jù)溫度對化學(xué)平衡移動的影響分析；

②根據(jù)體積改變分析體系的壓強變化，然后利用壓強對平衡移動的影響分析解答。

根據(jù)上述分析可知A是N元素，B是O元素，C是Si元素，D是S元素，H2O是H2O，DB2是SO2，H2DB4為H2SO4。

(1)Se與O元素同族元素，屬于第四周期，由于同一主族元素從上到下元素的非金屬性逐漸減弱，單質(zhì)與氫氣反應(yīng)劇烈程度減小，反應(yīng)熱增大，故生成1 mol硒化氫(H2Se)反應(yīng)熱應(yīng)排在第二位，應(yīng)為+29.7 kJ/mol，故合理選項是b；

(2)①根據(jù)裝置圖可知：電解的物質(zhì)是HBr，反應(yīng)生成的物質(zhì)是Br2、H2，所以反應(yīng)方程式為：2HBrBr2+H2↑，由表中數(shù)據(jù)可知反應(yīng)熱△H=+362 kJ/mol×2-436 kJ/mol-194 kJ/mol=+94 kJ/mol，故熱化學(xué)方程式為：2HBr(aq)=Br2(aq)+H2(g) △H=+94kJ/mol；

②分離后的H2SO4溶液于試管，向其中逐滴加入AgNO3溶液至充分反應(yīng)，若不能觀察到淡黃色沉淀產(chǎn)生，最終生成白色沉淀，說明分離效果較好；

③在原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO2在負(fù)極放電生成H2SO4，電極反應(yīng)式為SO2+2H2O-2e-=4H++SO42-；

④在電解過程中，電解槽陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，氫離子濃度降低，導(dǎo)致溶液pH變大；

⑤原電池中電池總反應(yīng)為SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，電解池中總反應(yīng)為2HBr=H2+Br2，故該工藝流程用總反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為：SO2+2H2O=H2SO4+H2。該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點：溴可以循環(huán)利用，獲得清潔能源氫氣；缺點是：生成過程有有毒物質(zhì)，電解循環(huán)能源消耗大；

(3)海水提溴過程中，向濃縮的海水中通入氯氣，將其中的Br-氧化為Br2，再用空氣吹出溴；然后用碳酸鈉溶液吸收溴，溴在碳酸鈉堿性溶液中發(fā)生歧化反應(yīng)可把理解為溴與水發(fā)生歧化，產(chǎn)生H+的被碳酸鈉吸收，反應(yīng)的離子方程式為3Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+BrO3-+6HCO3-；

(4)①升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱的正反應(yīng)方向移動，使氣體的物質(zhì)的量增大，因而可提高p(Br2)，p(Br2)將會增大；

②若將容器的體積增大一倍時，p(Br2)降為原來的一半，即2.33×103Pa。減壓使化學(xué)平衡向氣體體積數(shù)增大的方向移動，即向正反應(yīng)方向移動，因而最終達到平衡時會大于2.33×103Pa，但總的來說壓強小于原壓強4.66×103Pa；若反應(yīng)物足量，可使平衡恢復(fù)到原有的p(Br2)，故p(Br2)的取值范圍2.33×103Pa< p(Br2)≤4.66×103Pa。