Question

【題目】在已經發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，除稀有氣體外，非金屬元素只有十多種，但與生產生活有密切的聯(lián)系。

（1）短周期中可以做半導體材料的元素的最高價氧化物與燒堿溶液反應的離子方程式是：__________；

（2）為了提高煤的利用率，常將其氣化或液化，其中一種液化是將氣化得到的氫氣和一氧化碳在催化劑作用下轉化為甲醇，寫出該化學反應方程式為____________；

（3）氮是動植物生長不可缺少的元素，合成氨的反應對人類解決糧食問題貢獻巨大，反應如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。

①合成氨的反應中的能量變化如圖所示。該反應是________反應（填“吸熱”或“放熱”）。

②在一定條件下，將2.5mol N2和7.5mol H2的混合氣體充入體積為2L的固定閉容器中發(fā)生反應：N2（g）+ 3H2(g) 2NH3(g)，5分鐘末時達到平衡，測得容器內的壓強是開始時的0.9倍，則5分鐘內用氨氣表示該反應的平均化學反應速率為：V(NH3)=____________；氫氣達到平衡時的轉化率是_____________（保留小數(shù)點后一位）；

（4）美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構造如圖所示：

A，B兩個電極均由多孔的碳塊組成。該電池的正極反應式為：________________；若將上述裝置中的氫氣換成甲烷，其余都不改變，對應裝置的負極反應方程式為_________________。

Answer 1

【答案】SiO2+2OH- ＝SiO32-+H2O CO+2H2CH3OH 放熱 0.1mol·L-1·min-1 20.0% O2 +4e-+2H2O＝4OH- CH4–8e-+10OH-＝CO32-+7H2O

【解析】

（1）短周期中可以做半導體材料的元素為Si元素，Si元素的最高價氧化物為酸性氧化物SiO2；

（2）煤的液化是將氣化得到的氫氣和一氧化碳在催化劑作用下轉化為甲醇；

（3）①反應物的總能量高于生成物的總能量的反應為放熱反應；

②由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式計算反應速率和轉化率；

（4）由題給燃料電池示意圖可知，通入氫氣或甲烷的一極負極，通入氧氣的一極為正極。

（1）短周期中可以做半導體材料的元素為Si元素，Si元素的最高價氧化物為酸性氧化物SiO2，SiO2與氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉和水，反應的離子方程式為SiO2+2OH- ＝SiO32-+H2O，故答案為：SiO2+2OH- ＝SiO32-+H2O；

（2）煤的液化是將氣化得到的氫氣和一氧化碳在催化劑作用下轉化為甲醇，反應的化學方程式為CO+2H2CH3OH，故答案為：CO+2H2CH3OH；

（3）①由合成氨的反應中的能量變化示意圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，說明合成氨的反應為放熱反應，故答案為：放熱反應；

②設反應消耗N2的物質的量為xmol，由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式：

N2（g）+ 3H2(g) 2NH3(g)

起（mol） 2.5 7.5 0

變（mol） x 3x 2x

平（mol）2.5—x 7.5—3x 2x

由=可得=，解得x=0.5，則V(NH3)=== 0.1mol·L-1·min-1，氫氣達到平衡時的轉化率為×100%=×100%=20%，故答案為：0.1mol·L-1·min-1；20%；

（4）由題給燃料電池示意圖可知，通入氫氣的一極負極，氫氣在負極失電子發(fā)生氧化反應生成水，電極反應式為H2–2e-+2OH-＝2H2O，通入氧氣的一極為正極，氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應生成水，電極反應式為O2 +4e-+2H2O＝4OH-；若將氫氣換成甲烷，甲烷在負極失電子發(fā)生氧化反應生成碳酸根，電極反應式為CH4–8e-+10OH-＝CO32-+7H2O，故答案為：O2 +4e-+2H2O＝4OH-；CH4–8e-+10OH-＝CO32-+7H2O。