Question

(10分)760℃和101.3kPa下，令氫氣和氦氣(體積比為1 ：1)慢慢通過(guò)盛有熔融AgBr的舟皿，而使部分AgBr還原為Ag。然后讓反應(yīng)后的氣體通過(guò)盛有40.00 mL 0.1000 mol?L^-1NaOH的洗氣瓶(溴單質(zhì)被NaOH溶液吸收時(shí)，所生成的鹽是兩種強(qiáng)酸鹽)，并收集干燥后的尾氣。某次實(shí)驗(yàn)后，洗氣瓶?jī)?nèi)的溶液可以被l0.00 mL 0.1000 mol?L^-1的HCl溶液中和，并在27.0℃ 101.3kPa下收集得干燥尾氣492.4mL(已知760℃時(shí)純HBr氣體有16.67％分解為單質(zhì))。

  (1)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所發(fā)生的全部反應(yīng)的方程式，并配平。

  (2)計(jì)算舟皿中銀單質(zhì)的物質(zhì)的量。

  (3)計(jì)算尾氣中氫氣的物質(zhì)的量。

Answer 1

(1)除方程式(4)為1分，余皆0.5分一個(gè)，共3分

(2) 反應(yīng)㈣產(chǎn)生的HBr，在反應(yīng)(2)中部分分解，由反應(yīng)(1)，(2)的化學(xué)計(jì)量數(shù)可知，反應(yīng)(1)產(chǎn)生的HBr的總物質(zhì)的量為：n(HBr)+2n(Br₂)，此也是反應(yīng)(1)生成的Ag的物質(zhì)的量。由前述方程式(3)(4)(5)可知：n(HBr)+2n(Br₂)=3.000×10^-3mol，n(Ag)= 3.000×10^-3mol (2分)

(3)a．由上述方程式可知，干燥尾氣中僅有稀有氣體和氫氣，所以

 n(稀)+n(H₂)=PV／RT：101.3×0.4924／(8.314×300.0)=2.000×10^-2(mo1)  (1分)(用其他方法求得此結(jié)果也給分)

  由原始?xì)怏w的體積比，可知稀有氣體和氫氣的物質(zhì)的量相等；又由反應(yīng)(1)、(2)可知，通過(guò)舟皿后體系中HBr的物質(zhì)的量，是被消耗的H₂的物質(zhì)的量的2倍，故有：

尾氣：

由反應(yīng)(3)、(4)可知

也即：

解(1)、(2)、(3)聯(lián)立方程組，可求得n(H₂)=9.255×10^-3mol(2分，考慮到計(jì)算過(guò)程的差異，計(jì)算結(jié)果在9.2×10^-3~9.3×10^-3之間，皆可得2分，但若解題方法不正確，則不得分)特別提醒：第(3)小題在解答中，有些選手由于審題不嚴(yán)，沒(méi)有注意“純HBr氣體”的前提條件，誤認(rèn)為H₂與AgBr反應(yīng)后生成HBr和Ag、HBr再部分分解為H₂和Br₂時(shí)，HBr的分解率也是16.67％.事實(shí)上，此時(shí)的分解率比“純HBr氣體”的要小。直接造成的后果是，這些選手很可能會(huì)從守恒法解答此題，下面是可能的錯(cuò)誤解法之一：

根據(jù)Na元素和Br元素的原子守恒，可知H₂和AgBr反應(yīng)產(chǎn)生的HBr的初始總量為(40mL-1OmL)×O.Imol／L×10^-3，則根據(jù)反應(yīng)(1)可知反應(yīng)掉氫氣的量為1.5×10^-3moI，HBr又有16.67％分解產(chǎn)生1／2X3.O×O.1667×10^-3moI的氫氣。剩余尾氣的量應(yīng)為總氣體量減去反應(yīng)掉的氫氣再加上重新生成的氫氣的量。

假設(shè)原先通入的氫氣和氦氣都是X mol

2x-1.5×10^-3 + 1／2×3.O×0.1667×10^-3=(0.4924／22.4)×(273／300)=O.02

解出x=O.01062moI，剩余氫氣的物質(zhì)的量為剩余尾氣總量減去氦氣的量為9.38×10^-3mol。

   雖然此值與正確答案相差不太大，但在HBr分解率概念的理解上有本質(zhì)的錯(cuò)誤，故不能