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周期元素單質分別與H2反應生成1 mol氣態氫化物對應的熱量變化如下，其中能表示該主族第四周期元素的單質生成1 mol氣態氫化物所對應的熱量變化是______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原料H2DB4和清潔能源H2。

①查得：

化學鍵	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生總反應的熱化學方程式：______。

②根據資料：

化學式	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，若觀察到______，證明分離效果較好。

③在原電池中，負極發生的反應式為______。

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的化學方程式表示為：________，該生產工藝的優點有_____(答一點即可)；缺點有____(答一點即可)。

(3)溴及化合物廣泛應用于醫藥、農藥、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如反應體系的體積不變，提高反應溫度，則p(Br2)將會______(填“增大”“不變”“減小”)。

②如反應溫度不變，將反應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，最終出現白色沉淀 SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 變大 SO2+2H2O=H2+H2SO4 溴可以循環利用，獲得清潔能源氫氣 生成過程有有毒物質，電解循環能源消耗大 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最外層電子數之和為12，二者同主族，原子最外層電子數為6，則B為O元素，D為S元素，由元素的相對位置關系可知，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，單質與氫氣反應劇烈程度減小，反應熱增大；

(2)①根據電解槽中加入的物質和反應產生的物質判斷總反應方程式；

②分離完全，硫酸中不含HBr，加入AgNO3溶液，根據沉淀顏色判斷；

③在原電池中，負極發生氧化反應，SO2在負極放電生成H2SO4；

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

⑤原電池總反應與電解池總反應相加可得該工藝流程用總反應的化學方程式SO2+2H2O=H2+H2SO4；該生產工藝的優點：溴可以循環利用，獲得清潔能源氫氣，缺點是：生成過程有有毒物質，電解循環消耗能源大；

(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根據溫度對化學平衡移動的影響分析；

②根據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，單質與氫氣反應劇烈程度減小，反應熱增大，故生成1 mol硒化氫(H2Se)反應熱應排在第二位，應為+29.7 kJ/mol，故合理選項是b；

(2)①根據裝置圖可知：電解的物質是HBr，反應生成的物質是Br2、H2，所以反應方程式為：2HBrBr2+H2↑，由表中數據可知反應熱△H=+362 kJ/mol×2-436 kJ/mol-194 kJ/mol=+94 kJ/mol，故熱化學方程式為：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，若不能觀察到淡黃色沉淀產生，最終生成白色沉淀，說明分離效果較好；

③在原電池中，負極發生氧化反應，SO2在負極放電生成H2SO4，電極反應式為SO2+2H2O-2e-=4H++SO42-；

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

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

(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生歧化反應可把理解為溴與水發生歧化，產生H+的被碳酸鈉吸收，反應的離子方程式為3Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+BrO3-+6HCO3-；

(4)①升高溫度，化學平衡向吸熱的正反應方向移動，使氣體的物質的量增大，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。減壓使化學平衡向氣體體積數增大的方向移動，即向正反應方向移動，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；若反應物足量，可使平衡恢復到原有的p(Br2)，故p(Br2)的取值范圍2.33×103Pa< p(Br2)≤4.66×103Pa。