Question

對一個化學反應的研究需要從反應條件、限度、速率、定量關系等因素進行綜合分析，下列是關于化學反應的系列研究，請根據相關信息回答問題．
（1）關于反應物之間的定量關系的研究：已知反應：Br₂+2Fe²⁺═2Br^-+2Fe³⁺，向10mL 0.1mol?L^-1的FeBr₂溶液中通入0.001mol Cl₂，該反應的離子方程式為：______
（2）關于反應速率、限度的研究：
①已知298K時，Mg（OH）₂的溶度積常數Ksp=5.6×10^-12，在氯化鎂溶液中加入一定量的燒堿，測得pH=13.0，則此溫度下殘留在溶液中的c（Mg²⁺）=______．
②科學研究發現納米級的Cu₂O可作為太陽光分解水的催化劑．一定溫度下，在2L密閉容器中加入納米級Cu₂O并通入0.10mol水蒸氣，發生反應：2H₂O（g）2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ?mol^-1不同時段產生O₂的量見下表：

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

則前20min的反應速率 v（H₂O）=______；達平衡時，至少需要吸收的光能為______kJ．

③向某密閉容器中加入 0.3molA、0.1molC和一定量的B三種氣體．一定條件下發生反應，各物質濃度隨時間變化如下圖中甲圖所示．附圖中乙圖為t₂時刻后改變容器中條件，平衡體系中反應速率隨時間變化的情況，且四個階段都各改變一種不同的條件，所用條件均不同．已知，t₃-t₄階段為使用催化劑[已知t₀-t₁階段c（B）未畫出]．請回答：
I：t₄-t₅階段改變的條件為______，
II：B的起始物質的量為______．

Answer 1

解：（1）還原性Fe²⁺＞Br^-，二者以1：1反應，由電子守恒可知，亞鐵離子全部被氧化，溴離子一半被氧化，則等物質的量反應的離子反應為2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-，故答案為：2Fe²⁺+2Br^-+2Cl₂=2Fe³⁺+Br₂+4Cl^-；
（2）①298K時，Mg（OH）₂的溶度積常數Ksp=5.6×10^-12，pH=13.0，c（OH^-）=0.1mol/L，殘留在溶液中的c（Mg²⁺）==5.6×10^-10mol/L，
故答案為：5.6×10^-10mol/L；
②前20min的反應速率 v（O₂）==0.000025mol/（L．min），反應速率之比等于化學計量數之比，則v（H₂O）=5.0×10^-5 mol?L^-1?min^-1；達平衡時，60min達到平衡，由表格中的數據可知參加反應的水為0.002mol×2=0.004mol，物質的量與熱量成正比，吸收的熱量等于需要的光能，則需要光能為0.004××484kJ=0.968KJ，故答案為：5.0×10^-5 mol?L^-1?min^-1；0.968；
③t₄-t₅階段，反應速率同等程度的減小，則該反應為反應前后體積不變的反應，改變的條件為減小壓強，又由圖可知，c（A起始）=0.15mol/L，n（A起始）=0.3mol，所以體積為2L，反應后的總物質的量為（0.11mol/L+0.06mol/L+0.05mol/L）×2L=0.44mol，所以起始B的物質的量為0.44mol-0.3mol-0.1mol=0.04mol，
故答案為：減小壓強；0.04mol．
分析：（1）還原性Fe²⁺＞Br^-，二者以1：1反應，由電子守恒可知，亞鐵離子全部被氧化，溴離子一半被氧化；
（2）①298K時，Mg（OH）₂的溶度積常數Ksp=5.6×10^-12，pH=13.0，c（OH^-）=0.1mol/L，以此計算；
②前20min的反應速率 v（O₂）==0.000025mol/（L．min），反應速率之比等于化學計量數之比；達平衡時，參加反應的水為0.004mol，物質的量與熱量成正比；
③t₄-t₅階段，反應速率同等程度的減小；則該反應為反應前后體積不變的反應，由圖可知，c（A起始）=0.15mol/L，n（A起始）=0.3mol，所以體積為2L，反應后的總物質的量為（0.11mol/L+0.06mol/L+0.05mol/L）×2L=0.44mol，以此解答．
點評：本題較為綜合，考查知識點較多涉及氧化還原、離子反應、化學平衡、溶度積的計算等，注重高考熱點的考查，題目難度中等．