Question

【題目】（加試題）水是“生命之基質(zhì)”，是“永遠值得探究的物質(zhì)”。

(1) 關于反應H2(g)＋1/2O2(g)H2O(l)，下列說法不正確的是________。

A．焓變ΔH＜0，熵變ΔS＜0

B．可以把反應設計成原電池，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化

C．一定條件下，若觀察不到水的生成，說明該條件下反應不能自發(fā)進行

D．選用合適的催化劑，有可能使反應在常溫常壓下以較快的速率進行

(2) ①根據(jù)H2O的成鍵特點，畫出與圖中H2O分子直接相連的所有氫鍵(O－H…O)________。

②將一定量水放入抽空的恒容密閉容器中，測定不同溫度(T)下氣態(tài)、液態(tài)水平衡共存[H2O(l)H2O(g)]時的壓強(p)。在圖中畫出從20℃開始經(jīng)過100℃的p隨T變化關系示意圖(20℃時的平衡壓強用p1表示)________。

　　　　

(3) 水在高溫高壓狀態(tài)下呈現(xiàn)許多特殊的性質(zhì)。當溫度、壓強分別超過臨界溫度(374.2℃)、臨界壓強(22.1 MPa)時的水稱為超臨界水。

①與常溫常壓的水相比，高溫高壓液態(tài)水的離子積會顯著增大。解釋其原因________。

②如果水的離子積Kw從1.0×1014增大到1.0×1010，則相應的電離度是原來的________倍。

③超臨界水能夠與氧氣等氧化劑以任意比例互溶，由此發(fā)展了超臨界水氧化技術。一定實驗條件下，測得乙醇的超臨界水氧化結果如圖所示，其中x為以碳元素計的物質(zhì)的量分數(shù)，t為反應時間。

　　　　

下列說法合理的是________。

A．乙醇的超臨界水氧化過程中，一氧化碳是中間產(chǎn)物，二氧化碳是最終產(chǎn)物

B．在550℃條件下，反應時間大于15 s時，乙醇氧化為二氧化碳已趨于完全

C．乙醇的超臨界水氧化過程中，乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用來表示反應的速率，而且兩者數(shù)值相等

D．隨溫度升高，xCO峰值出現(xiàn)的時間提前，且峰值更高，說明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增長幅度更大

(4) 以鉑陽極和石墨陰極設計電解池，通過電解NH4HSO4溶液產(chǎn)生(NH4)2S2O8，再與水反應得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循環(huán)使用。

①陽極的電極反應式是________。

②制備H2O2的總反應方程式是________。

Answer 1

【答案】C 水的電離為吸熱過裎，升高溫度有利于電離(壓強對電離平衡影響不大) 100 ABD 2HSO4-－2eS2O82-＋2H+或2SO42-－2eS2O82- 2H2OH2O2＋H2↑

【解析】

本題以水為載體考查了化學反應原理的相關知識，如電化學，化學平衡等。

（1）A.氫氣燃燒是放熱反應，ΔH＜0，該反應中氣體變?yōu)橐后w，為熵減過程，故ΔS＜0，A項正確；

B.該反應可設計為氫氧燃料電池，其化學能轉(zhuǎn)為電能，B項正確；

C.某條件下自發(fā)反應是一種傾向，不代表真實發(fā)生，自發(fā)反應往往也需要一定的反應條件才能發(fā)生，如點燃氫氣，C項錯誤；

D.催化劑降低活化能，加快反應速率，D項正確。

故答案選C。

（2）①H2O電子式為，存在兩對孤電子對，因而O原子可形成兩組氫鍵，每個H原子形成一個氫鍵，圖為：

②100℃，101kPa為水的氣液分界點，20℃和p1為另一個氣液分界點，同時升高溫度和增加壓強利于水從液體變?yōu)闅怏w，因而曲線為增曲線，可做圖為：

（3）①水的電離為吸熱過裎，升高溫度有利于電離，壓強對固液體影響不大，可忽略。

②c(H+)=，當Kw=1.0×10-14，c1(H+)=10-7mol/L，當Kw=1.0×10-10，c2(H+)=10-5mol/L，易知后者是前者的100倍，所以相應的電離度是原來的100倍。

③A.觀察左側(cè)x-t圖像可知，CO先增加后減少，CO2一直在增加，所以CO為中間產(chǎn)物，CO2為最終產(chǎn)物，A項正確；

B.觀察左側(cè)x-t圖像，乙醇減少為0和CO最終減少為0的時間一致，而右圖xCO-t圖像中550℃，CO在15s減為0，說明乙醇氧化為CO2趨于完全，B項正確；

C.乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用來表示反應的速率，但兩者數(shù)值不相等，比值為化學計量數(shù)之比，等于1：2，C項錯誤；

D.隨著溫度的升高，乙醇的氧化速率和一氧化碳氧化速率均增大，但CO是中間產(chǎn)物，為乙醇不完全氧化的結果，CO峰值出現(xiàn)的時間提前，且峰值更高，說明乙醇氧化為CO和CO2速率必須加快，且大于CO的氧化速率，D項正確。

故答案選ABD。

（4）①電解池使用惰性電極，陽極本身不參與反應，陽極吸引HSO4-（或SO42-）離子，并放電生成S2O82-，因而電極反應式為2HSO4-－2e=S2O82-＋2H+或2SO42-－2e=S2O82- 。

②通過電解NH4HSO4溶液產(chǎn)生(NH4)2S2O8和H2。由題中信息可知，生成的NH4HSO4可以循環(huán)使用，說明(NH4)2S2O8與水反應除了生成H2O2，還有NH4HSO4生成，因而總反應中只有水作反應物，產(chǎn)物為H2O2和H2,故總反應方程式為2H2OH2O2＋H2↑。