Question

“氢能”将是未来最理想的新能源。
Ⅰ.实验测得，1g氢气燃烧生成液态水时放出142.9kJ热量，则氢气燃烧的热化学方程式为_______。（填序号）

A．2H2（g）+O2（g） 2H2O（l）△H= －142.9kJ·mol—1

B．H2（g）+1/2 O2（g） H2O（l）△H= －285.8kJ·mol—1

C．2H2+O22H2O（l）△H= －571.6kJ·mol—1

D．H2（g）+1/2 O2（g） H2O（g） △H= －285.8kJ·mol—1

Ⅱ.某化学家根据“原子经济”的思想，设计了如下制备H₂的反应步骤
①CaBr₂+H₂OCaO+2HBr            ②2HBr+HgHgBr₂+H₂
③HgBr₂+___________________       ④2HgO2Hg+O₂↑
请你根据“原子经济”的思想完成上述步骤③的化学方程式：____________。
根据“绿色化学”的思想评估该方法制H₂的主要缺点：______________。
Ⅲ.利用核能把水分解制氢气，是目前正在研究的课题。下图是其中的一种流程，其中用了过量的碘。（提示：反应②的产物是O₂、SO₂和H₂O）

完成下列反应的化学方程式：
反应①__________________________；反应②__________________________。
此法制取氢气的最大优点是_______________________________________________。
Ⅳ.氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中CO（g）+ H₂O（g） CO₂（g）+ H₂（g）; △H<0。
在850℃时，K=1。
（1）若升高温度到950℃时，达到平衡时K______1（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入 1.0 mol CO、3.0molH₂O、1.0mol CO₂和 x mol H₂，则：  
①当x=5.0时，上述平衡向___________（填正反应或逆反应）方向进行。
②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是__________。
（3）在850℃时，若设x＝5.0 mol和x＝6.0mol，其它物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H₂的体积分数分别为a％、b％，则a _______ b（填“大于”、“小于”或“等于”）。
Ⅴ.氢气还原氧化铜所得的红色固体可能是铜与氧化亚铜的混合物，已知Cu₂O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应，生成Cu²⁺和单质铜。
（1）现有8克氧化铜被氢气还原后，得到红色固体6.8克，其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是               ；
（2）若将6.8克上述混合物与足量的稀硫酸充分反应后过滤，可得到固体       g；
（3）若将6.8克上述混合物与一定量的浓硝酸充分反应，
①生成标准状况下1.568升的气体（不考虑NO₂的溶解，也不考虑NO₂与N₂O₄的转化），则该气体的成分是         ，其物质的量之比是            ；
②把得到的溶液小心蒸发浓缩，把析出的晶体过滤，得晶体23.68g。经分析，原溶液中的Cu²⁺有20%残留在母液中。求所得晶体的化学式

Answer 1

Ⅰ.B   （1分） 
Ⅱ.HgBr₂+CaOHgO+CaBr₂（1分） 循环过程需要很高的能量，且使用重金属汞，会产生污染。（1分）
Ⅲ.①：SO₂+I₂+2H₂O2HI+H₂SO₄（1分）  ②：2H₂SO₄2SO₂↑+O₂↑+2H₂O （1分）  SO₂和I₂可循环使用，无污染。（1分）
Ⅳ.（1） 小于（1分） （2） ①逆反应 （1分）② 0≤x＜3 （1分） （3） 小于（1分）
Ⅴ.（1）2︰1（1分）（2）4.8克（1分）（3）①NO、NO₂（1分） 4︰3 （1分）  ②Cu（NO₃）₂·6H₂O（1分）

解析Ⅰ.B氢气燃烧的热化学方程式必须是：1molH₂,液态水，放热285.8kJ，所以B正确；
Ⅱ.HgBr₂+CaOHgO+CaBr₂； 循环过程需要很高的能量，且使用重金属汞，会产生污染。生产过程中贯彻落实“绿色化学”的思想。
Ⅲ.①：SO₂+I₂+2H₂O2HI+H₂SO₄ ；：2H₂SO₄2SO₂↑+O₂↑+2H₂O ； SO₂和I₂可循环使用，无污染。
Ⅳ.（1） 升高温度，平衡逆向移动，平衡常数变小，K小于1（2） ①Qc=1.0×5.0/（1.0×3.0）>1,向逆反应进行，②平衡向正反应方向移动，浓度商小于平衡常数，即
(1×x)/(1×3)＜1，解得x＜3，故答案为：x＜3 0≤x＜3 （3）增大一种生产物（氢气）的体积分数，平衡向逆反应方向移动，平衡移动的结果是降低这种增大的幅度，故平衡后氢气的体积分数还是大于原来的，故答案为：小于；
Ⅴ.（1）2︰1（1分）（2）4.8克（1分）（3）①NO、NO₂（1分） 4︰3 （1分）  ②Cu（NO₃）₂·6H₂O（1分）
（1）n（CuO）=8g/80g·mol^－1=0.1mol，氧元素的物质的量=n（CuO）═铜元素的物质的量=0.1mol；固体由CuO生成Cu和Cu₂O，减少的质量为氧元素的质量，即8g-6.8g=1.2g，减少的氧元素的物质的量=1.2g/16g·mol^－1=0.075mol，所以Cu₂O中氧元素的物质的量=0.1mol-0.075mol=0.025mol，所以n（Cu₂O）=0.025mol，根据铜元素守恒得n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是2：1．
故答案为：2：1．
（2）n（Cu）=0.1mol-2×0.025mol=0.05mol，所以m（Cu）=0.05mol×64g·mol^－1=3.2g，
氧化亚铜的质量=6.8g-3.2g=3.6g．
氧化亚铜和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应，设氧化亚铜和稀硫酸反应生成铜的质量为x．
氧化亚铜和稀硫酸反应的方程式为：
Cu₂O+H₂SO₄=CuSO₄+Cu+H₂O
144g             64g
3.6g             x
x=1.6g
所以可得到固体的质量=3.2g+1.6g=4.8克
故答案为：4.8克．
（3）①通过②分析知，6.8克的铜和氧化亚铜的混合物与硝酸反应相当于4.8克的铜与硝酸反应．
设铜与硝酸反应全部生成二氧化氮，二氧化氮的体积为：
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）2+2NO₂↑+2H₂O
64g               44.8L
4.8g                3.36L                   
设铜与硝酸反应全部生成一氧化氮，一氧化氮的体积为：
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）2+2NO↑+4H₂O
192g                44.8L
4.8g               1.12L
1.12L＜1.568l＜3.36L，所以该气体是二氧化氮和一氧化氮的混合物．
设生成一氧化氮的物质的量为ymol，生成二氧化氮的物质的量为zmol．
3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）2+2NO↑+4H₂O  
192g                   2mol
96yg                 ymol
Cu+4HNO₃=Cu（NO₃）2+2NO₂↑+2H₂O
64g                 2mol
32zg                zmol
y+z=1.568L/22.4L·mol^－1
96y+32z=4.8
y=0.04
z=0.03
所以一氧化氮和二氧化氮的物质的量之比为4：3．
故答案为：NO、NO₂； 4：3．
②根据铜元素守恒知，氧化铜中的铜全部转化为硝酸铜中的铜离子，为0.1mol，原溶液中的Cu^2＋有20%残留在母液中，所以晶体中铜离子的物质的量为0.08mol，根据化学式知，晶体中硝酸铜的物质的量=铜离子的物质的量=0.08mol，
m（Cu（NO₃）2）=0.08mol×188g·mol^－1=15.04g＜23.68g，所以晶体中有水，水的物质的量="(23.68g-15.04g)/" 18g·mol^－1=0.48mol，硝酸铜与水的物质的量之比=0.08mol：0.48mol=1：6，所以其化学式为Cu（NO₃）₂·6H₂O．
故答案为Cu（NO₃）₂·6H₂O．