Question

19．稀土元素是寶貴的戰(zhàn)略資源，我國的蘊(yùn)藏量居世界首位．
鈰（Ce）是地殼中含量最高的稀土元素．在加熱條件下CeCl₃易發(fā)生水解．
（1）無水CeCl₃可用加熱CeCl₃•6H₂O和NH₄Cl固體混合物的方法來制備．其中NH₄Cl的作用是分解出HCl氣體，抑制CeCl₃的水解．
（2）在某強(qiáng)酸性混合稀土溶液中加入H₂O₂，調(diào)節(jié)pH≈3，
Ce³⁺通過下列反應(yīng)形成Ce（OH）₄沉淀得以分離．完成反應(yīng)的離子方程式：2Ce³⁺+1H₂O₂+6H₂O→2Ce（OH）₄↓+6H⁺
（3）在溶液中，反應(yīng)A+2B?C分別在三種不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行，它們的起始濃度均為c（A）=0.100mol/L、c（B）=0.2mol/L及c（C）=0mol/L．反應(yīng)物A的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示．
請(qǐng)回答下列問題：
與①比較，②和③分別僅改變一種反應(yīng)條件．所改變的條件和判斷的理由是：②加催化劑_；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度未改變③溫度升高；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度減��； 實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為40%；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，判斷其理由是溫度升高，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
該反應(yīng)進(jìn)行到4.0min時(shí)的平均反應(yīng)速度率：實(shí)驗(yàn)②：v_B=0.014mol（L•min）^-1．

Answer 1

分析 （1）在加熱條件下CeCl₃易發(fā)生水解，為抑制其水解，可以通入HCl；
（2）該反應(yīng)中Ce元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?4價(jià)，則Ce³⁺是還原劑，則雙氧水是氧化劑，得電子化合價(jià)降低，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式；
（3）在溶液中，壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡無影響，且起始濃度不變，應(yīng)為催化劑與溫度對(duì)反應(yīng)的影響，根據(jù)催化劑、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度率和化學(xué)平衡的影響；
由圖可知，實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)A的濃度為0.06mol/L，計(jì)算A的濃度變化量，再利用方程式計(jì)算B的濃度變化量，進(jìn)而計(jì)算平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率；
溫度升高，A的濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，據(jù)此判斷；
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v_A，利用速率之比等于速率之比實(shí)驗(yàn)②中v_B．

解答 解：（1）加熱條件下CeCl₃易發(fā)生水解，為抑制其水解，可以通入HCl，所以無水CeCl₃可用加熱CeCl₃•6H₂O和NH₄Cl固體混合物的方法來制備目的是分解出HCl氣體，抑制CeCl₃的水解，故答案為：分解出HCl氣體，抑制CeCl₃的水解；
（2）該反應(yīng)中Ce元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?4價(jià)，則Ce³⁺是還原劑，則雙氧水是氧化劑，得電子化合價(jià)降低，則O元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?2價(jià)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2，根據(jù)電荷守恒知未知微粒是氫離子，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式為2Ce³⁺+H₂O₂+6H₂O═2Ce（OH）₄↓+6H⁺，故答案為：2；1；6；2；6H⁺；
（3）與①比較，②縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，因催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速度率，化學(xué)平衡不移動(dòng)，所以②為使用催化劑；
與①比較，③縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，平衡時(shí)A的濃度減小，因升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速度率加快，化學(xué)平衡移動(dòng)，平衡時(shí)A的濃度減小，
由圖可知，實(shí)驗(yàn)②平衡時(shí)A的濃度為0.06mol/L，故A的濃度變化量0.1mol/L-0.06mol/L=0.04mol/L，由方程式可知B的濃度變化量為0.04mol/L×2=0.08mol/L，故平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.08mol/L}{0.2mol/L}$×100%=40%；
因③溫度升高，平衡時(shí)A的濃度減小，化學(xué)平衡向吸熱的方向移動(dòng)，說明正反應(yīng)方向吸熱，即△H＞0，
實(shí)驗(yàn)②中，v_A=$\frac{0.1mol-0.072mol/L}{4min}$=0.007mol（L•min）^-1，所以v_B=2v_A=0.014mol（L•min）^-1
故答案為：②加催化劑；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度未變；③溫度升高；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度減��；40%；吸；溫度升高，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；0.014mol（L•min）^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鹽類水解、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、化學(xué)平衡濃度-時(shí)間圖象、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素等，注意細(xì)心讀取圖象中物質(zhì)的濃度，濃度不大側(cè)重考查基本理論，題目難度不大．