Question

20．（1）用O₂將HC1轉(zhuǎn)化為Cl₂，可提高效益，減少污染，傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如圖所示的催化劑循環(huán)實現(xiàn)，

其中，反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，反應(yīng)②生成1mol Cl₂ （g）的反應(yīng)熱為△H₂，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O（g）+Cl₂（g）△H=△H₁+△H₂．（反應(yīng)熱用△H₁和△H₂表示）．
（2）一定條件下測得上述反應(yīng)過程中c（Cl₂）的數(shù)據(jù)如下：

t（min）	0	2.0	4.0	6.0	8.0
N（Cl2）/10-3（mol/L）	0	1.8	3.7	5.4	7.2

計算2.0～6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率1.8×10^-3mol/（L•min）．
（3）常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO₃中組成原電池（圖1），測得原電池的電流強(qiáng)度（I）隨時間（t）的變化如圖2所示，反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生．

0～t_l時，原電池的負(fù)極是Al片，此時，正極的電極反應(yīng)式是2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，溶液中的H⁺向正極移動，t_l時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，其原因是鋁鈍化后，銅成為負(fù)極．

Answer 1

分析 （1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算2.0～6.0min內(nèi)v（Cl₂），再利用速率之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比計算v（HCl）；
（3）0～t_l時，原電池的負(fù)極是Al片，此時，正極硝酸得到電子生成二氧化氮，陽離子向正極移動；t_l時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，Cu作負(fù)極，Al為正極，以此來解答．

解答 解：（1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應(yīng)①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反應(yīng)②生成1molCl₂（g）的反應(yīng)熱為△H₂，則反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×2可得總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2（△H₁+△H₂），所以2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O（g）+Cl₂（g）△H=△H₁+△H₂，
故答案為：2HCl（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O（g）+Cl₂（g）△H=△H₁+△H₂；
（2）2.0～6.0min內(nèi)，△c（Cl₂）=（5.4-1.8）×10^-3 mol/L，v（Cl₂）=$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{4}$mol/（L•min），由4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）中化學(xué)計量數(shù)可知，2.0～6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率$\frac{3.6×1{0}^{-3}}{4}$mol/（L•min）×2=1.8×10^-3 mol/（L•min），
故答案為：1.8×10^-3 mol/（L•min）；
（3）0～t_l時，原電池的負(fù)極是Al片，此時，正極的電極反應(yīng)式是2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O，溶液中的H⁺向正極移動，t_l時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，其原因是鋁鈍化后，銅成為負(fù)極，
故答案為：2H⁺+NO₃^-+e^-=NO₂↑+H₂O；正；鋁鈍化后，銅成為負(fù)極．

點評 本題考查反應(yīng)熱、反應(yīng)速率、原電池，為高頻考點，把握蓋斯定律應(yīng)用、速率的計算、原電池原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，注意化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用，題目難度不大．