Question

(10分)760℃和101.3kPa下，令氫氣和氦氣(體積比為1 ：1)慢慢通過盛有熔融AgBr的舟皿，而使部分AgBr還原為Ag。然后讓反應后的氣體通過盛有40.00 mL 0.1000 mol?L^-1NaOH的洗氣瓶(溴單質被NaOH溶液吸收時，所生成的鹽是兩種強酸鹽)，并收集干燥后的尾氣。某次實驗后，洗氣瓶內的溶液可以被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℃時純HBr氣體有16.67％分解為單質)。

  (1)寫出該實驗過程中所發(fā)生的全部反應的方程式，并配平。

  (2)計算舟皿中銀單質的物質的量。

  (3)計算尾氣中氫氣的物質的量。

Answer 1

(1)除方程式(4)為1分，余皆0.5分一個，共3分

(2) 反應㈣產生的HBr，在反應(2)中部分分解，由反應(1)，(2)的化學計量數可知，反應(1)產生的HBr的總物質的量為：n(HBr)+2n(Br₂)，此也是反應(1)生成的Ag的物質的量。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果也給分)

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

尾氣：

由反應(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，考慮到計算過程的差異，計算結果在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，沒有注意“純HBr氣體”的前提條件，誤認為H₂與AgBr反應后生成HBr和Ag、HBr再部分分解為H₂和Br₂時，HBr的分解率也是16.67％.事實上，此時的分解率比“純HBr氣體”的要小。直接造成的后果是，這些選手很可能會從守恒法解答此題，下面是可能的錯誤解法之一：

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

假設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的錯誤，故不能