Question

“氫能”將是未來最理想的新能源。
Ⅰ.實驗測得，1g氫氣燃燒生成液態水時放出142.9kJ熱量，則氫氣燃燒的熱化學方程式為_______。（填序號）

A．2H2（g）+O2（g） 2H2O（l）△H= －142.9kJ·mol—1

B．H2（g）+1/2 O2（g） H2O（l）△H= －285.8kJ·mol—1

C．2H2+O22H2O（l）△H= －571.6kJ·mol—1

D．H2（g）+1/2 O2（g） H2O（g） △H= －285.8kJ·mol—1

Ⅱ.某化學家根據“原子經濟”的思想，設計了如下制備H₂的反應步驟
①CaBr₂+H₂OCaO+2HBr            ②2HBr+HgHgBr₂+H₂
③HgBr₂+___________________       ④2HgO2Hg+O₂↑
請你根據“原子經濟”的思想完成上述步驟③的化學方程式：____________。
根據“綠色化學”的思想評估該方法制H₂的主要缺點：______________。
Ⅲ.利用核能把水分解制氫氣，是目前正在研究的課題。下圖是其中的一種流程，其中用了過量的碘。（提示：反應②的產物是O₂、SO₂和H₂O）

完成下列反應的化學方程式：
反應①__________________________；反應②__________________________。
此法制取氫氣的最大優點是_______________________________________________。
Ⅳ.氫氣通常用生產水煤氣的方法制得。其中CO（g）+ H₂O（g） CO₂（g）+ H₂（g）; △H<0。
在850℃時，K=1。
（1）若升高溫度到950℃時，達到平衡時K______1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入 1.0 mol CO、3.0molH₂O、1.0mol CO₂和 x mol H₂，則：  
①當x=5.0時，上述平衡向___________（填正反應或逆反應）方向進行。
②若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是__________。
（3）在850℃時，若設x＝5.0 mol和x＝6.0mol，其它物質的投料不變，當上述反應達到平衡后，測得H₂的體積分數分別為a％、b％，則a _______ b（填“大于”、“小于”或“等于”）。
Ⅴ.氫氣還原氧化銅所得的紅色固體可能是銅與氧化亞銅的混合物，已知Cu₂O在酸性溶液中可發生自身氧化還原反應，生成Cu²⁺和單質銅。
（1）現有8克氧化銅被氫氣還原后，得到紅色固體6.8克，其中含單質銅與氧化亞銅的物質的量之比是               ；
（2）若將6.8克上述混合物與足量的稀硫酸充分反應后過濾，可得到固體       g；
（3）若將6.8克上述混合物與一定量的濃硝酸充分反應，
①生成標準狀況下1.568升的氣體（不考慮NO₂的溶解，也不考慮NO₂與N₂O₄的轉化），則該氣體的成分是         ，其物質的量之比是            ；
②把得到的溶液小心蒸發濃縮，把析出的晶體過濾，得晶體23.68g。經分析，原溶液中的Cu²⁺有20%殘留在母液中。求所得晶體的化學式

Answer 1

Ⅰ.B   （1分） 
Ⅱ.HgBr₂+CaOHgO+CaBr₂（1分） 循環過程需要很高的能量，且使用重金屬汞，會產生污染。（1分）
Ⅲ.①：SO₂+I₂+2H₂O2HI+H₂SO₄（1分）  ②：2H₂SO₄2SO₂↑+O₂↑+2H₂O （1分）  SO₂和I₂可循環使用，無污染。（1分）
Ⅳ.（1） 小于（1分） （2） ①逆反應 （1分）② 0≤x＜3 （1分） （3） 小于（1分）
Ⅴ.（1）2︰1（1分）（2）4.8克（1分）（3）①NO、NO₂（1分） 4︰3 （1分）  ②Cu（NO₃）₂·6H₂O（1分）

解析Ⅰ.B氫氣燃燒的熱化學方程式必須是：1molH₂,液態水，放熱285.8kJ，所以B正確；
Ⅱ.HgBr₂+CaOHgO+CaBr₂； 循環過程需要很高的能量，且使用重金屬汞，會產生污染。生產過程中貫徹落實“綠色化學”的思想。
Ⅲ.①：SO₂+I₂+2H₂O2HI+H₂SO₄ ；：2H₂SO₄2SO₂↑+O₂↑+2H₂O ； SO₂和I₂可循環使用，無污染。
Ⅳ.（1） 升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數變小，K小于1（2） ①Qc=1.0×5.0/（1.0×3.0）>1,向逆反應進行，②平衡向正反應方向移動，濃度商小于平衡常數，即
(1×x)/(1×3)＜1，解得x＜3，故答案為：x＜3 0≤x＜3 （3）增大一種生產物（氫氣）的體積分數，平衡向逆反應方向移動，平衡移動的結果是降低這種增大的幅度，故平衡后氫氣的體積分數還是大于原來的，故答案為：小于；
Ⅴ.（1）2︰1（1分）（2）4.8克（1分）（3）①NO、NO₂（1分） 4︰3 （1分）  ②Cu（NO₃）₂·6H₂O（1分）
（1）n（CuO）=8g/80g·mol^－1=0.1mol，氧元素的物質的量=n（CuO）═銅元素的物質的量=0.1mol；固體由CuO生成Cu和Cu₂O，減少的質量為氧元素的質量，即8g-6.8g=1.2g，減少的氧元素的物質的量=1.2g/16g·mol^－1=0.075mol，所以Cu₂O中氧元素的物質的量=0.1mol-0.075mol=0.025mol，所以n（Cu₂O）=0.025mol，根據銅元素守恒得n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以單質銅與氧化亞銅的物質的量之比是2：1．
故答案為：2：1．
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g·mol^－1=3.2g，
氧化亞銅的質量=6.8g-3.2g=3.6g．
氧化亞銅和稀硫酸反應，銅和稀硫酸不反應，設氧化亞銅和稀硫酸反應生成銅的質量為x．
氧化亞銅和稀硫酸反應的方程式為：
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144g             64g
3.6g             x
x=1.6g
所以可得到固體的質量=3.2g+1.6g=4.8克
故答案為：4.8克．
（3）①通過②分析知，6.8克的銅和氧化亞銅的混合物與硝酸反應相當于4.8克的銅與硝酸反應．
設銅與硝酸反應全部生成二氧化氮，二氧化氮的體積為：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）2+2NO₂↑+2H₂O
64g               44.8L
4.8g                3.36L                   
設銅與硝酸反應全部生成一氧化氮，一氧化氮的體積為：
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）2+2NO↑+4H₂O
192g                44.8L
4.8g               1.12L
1.12L＜1.568l＜3.36L，所以該氣體是二氧化氮和一氧化氮的混合物．
設生成一氧化氮的物質的量為ymol，生成二氧化氮的物質的量為zmol．
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）2+2NO↑+4H₂O  
192g                   2mol
96yg                 ymol
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）2+2NO₂↑+2H₂O
64g                 2mol
32zg                zmol
y+z=1.568L/22.4L·mol^－1
96y+32z=4.8
y=0.04
z=0.03
所以一氧化氮和二氧化氮的物質的量之比為4：3．
故答案為：NO、NO₂； 4：3．
②根據銅元素守恒知，氧化銅中的銅全部轉化為硝酸銅中的銅離子，為0.1mol，原溶液中的Cu^2＋有20%殘留在母液中，所以晶體中銅離子的物質的量為0.08mol，根據化學式知，晶體中硝酸銅的物質的量=銅離子的物質的量=0.08mol，
m（Cu（NO₃）2）=0.08mol×188g·mol^－1=15.04g＜23.68g，所以晶體中有水，水的物質的量="(23.68g-15.04g)/" 18g·mol^－1=0.48mol，硝酸銅與水的物質的量之比=0.08mol：0.48mol=1：6，所以其化學式為Cu（NO₃）₂·6H₂O．
故答案為Cu（NO₃）₂·6H₂O．