解题思路:(1)根据盖斯定律,将前3个热化学方程式变形,混合运算推出热化学式2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H4;
(2)流程图可知该过程中物质可以循环利用,能量源于太阳能是新型的清洁能源,据此解答;
反应能否自发进行说明△H-T△S<0,根据方程式判断出△S正负,分析△H的符号;
(3)根据图象判断0~4小时生成氧气的物质的量,利用公式v(O2)=
△n(
O
2
)
△t
计算;
使用催化剂,可以降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,加快反应速率,不同的催化剂对活化能的改变不同,根据反应速率可以判断活化能的大小;
化学平衡状态的特征:等、定也是判断可逆反应是否达到化学平衡的标志,据此分析解答;
(4)平衡常数=[生成物浓度幂之积/反应物浓度幂之积],反应体系中固体和纯液态物质不列入平衡常数表达式.
依据反应方程式结合图标中C(HI)起始浓度分别求出不同时刻C(H2),根据图表中给出的不同时刻氢气浓度的大小画图.
(1)2H(aq)⇌H2(g)+I2(g)△H1①
SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)═H2SO4(J)+2HI(g)△H2②
2H2SO4(I)⇌2H2O(g)+2SO2(g)+O2(g)△H3③
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H4④
根据盖斯定律①×2+②×2+③得2H2O(g)=2H2(g)+O2(g),所以△H4=2△H1+2△H2+△H3 ,
故答案为:2△H1+2△H2+△H3 ;
(2)从流程图可知,该过程中物质能够循环利用,能源来自太阳能,洁净无污染,且取之不尽,用之不竭,SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)═H2SO4(I)+2HI(g)该反应气体系数减小,是个熵值减小的应,即△S<0,在150℃下能自发进行说明△H-T△S<0,结合△S<0可以判断△H<0,
故答案为:物质能够循环利用,能源来自太阳能,洁净无污染,且取之不尽,用之不竭;<;
(3)根据图象判断0~4小时生成氧气的物质的量5000μmol,所以v(O2)=
△n(O2)
△t=1250μmolh-1,故答案为1250;
A.根据图表可知在0-4小时,ABC三种条件下生成的氧气的量依次减少,可以判断在三种不同催化剂作用下反应速率V(A)>V(B)>V(C),活化能越小反应速率越快,故活化能顺序为:Ea(A)<Ea(B)<Ea(C),故A错误;
B.K只与温度有关,K不变说明温度不变,反应达到平衡状态,故B正确;
C.根据同一个反应用不同物质表示的速率之比等于计量系数之比得:v(O2)逆=[1/2]v(SO2)逆,若v(O2)正=2v(SO2)逆,则v(O2)逆≠v(O2)正,该反应未达到平衡状态,故C错误;
D.不同的催化剂对同一个反应活化能改变程度不同,活化能不同,活化分子百分比不同,故D正确;
故答案为:BD.
(4)根据方程式2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)得:K=
[H2][I2]
[HI]2,
故答案为:
[H2][I2]
[HI]2;
根据方程式:2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)知反应消耗的HI的量是生成的H2的量的2倍,则
0-2min 消耗c(HI)为3.0mol/L 生成c(H2)为1.5mol/L;
0-4min 消耗c(HI)为5.0mol/L 生成c(H2)为2.5mol/L;
0-6min 消耗c(HI)为6.0mol/L 生成c(H2)为3mol/L;
0-8min 消耗c(HI)为6.0mol/L 生成c(H2)为3mol/L,反应达到平衡;
图中几个点的坐标分别为:(0,0)、(2,1.5)、(4,2.5)、(6,3)、(8,3),则图象为
,
故答案为:
时间(min) 0 2 4 6 8
c(HI)mol•L-18.0 5.0 3.0 2.0 2.0
c(H2)mol•L-10 1.5 2.5 3 3;
.
点评:
本题考点: 用盖斯定律进行有关反应热的计算;焓变和熵变;化学平衡常数的含义.
考点点评: 本题考查了盖斯定律求反应热的应用,反应自发进行的判据,催化剂对反应速率的影响,化学平衡状态的判断,平衡常数的计算,题目综合性强,难度中等.