Question

(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大，A是元素周期表中原子半徑最小的元素，B是形成化合物種類最多的元素，C原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，D是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素，E的負(fù)一價(jià)離子與C的某種氫化物分子含有相同的電子數(shù)。

（1）A、C、D形成的化合物中含有的化學(xué)鍵類型為 。

（2）已知：

① E－E→2E △H＝＋a kJ/mol；

② 2A→A－A △H＝－b kJ/mol；

③ E＋A→A－E △H＝－c kJ/mol；

寫出298K時(shí)，A2與E2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 。

（3）在某溫度下容積均為2L的三個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫恒容，使之發(fā)生反應(yīng)：2A2(g)＋BC(g)X(g) △H＝－Q kJ/mol（Q＞0，X為A、B、C三種元素組成的一種化合物）。初始投料與各容器達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)	甲	乙	丙
初始投料	2 molA2、1 molBC	1 molX	4 molA2、2 molBC
平衡時(shí)n(X)	0.5mol	n2	n3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
體系的壓強(qiáng)	P1	P2	P3
反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率	1	2	3

①在該溫度下，假設(shè)甲容器從反應(yīng)開始到平衡所需時(shí)間為4 min，則A2的平均反應(yīng)速率v (A2)= 。

②計(jì)算該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K = 。

③三個(gè)容器中的反應(yīng)分別達(dá)平衡時(shí)下列各組數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是 （填字母）。

A．α1＋α2＝1

B．Q1＋Q2＝Q

C．α3＜α1

D．P3＜2P1＝2P2

E．n2＜n3＜1.0mol

F．Q3＝2Q1

④在其他條件不變的情況下，將甲容器的體積壓縮到1L，若在第8min達(dá)到新的平衡時(shí)A2的總轉(zhuǎn)化率為75%，請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出第5min 到新平衡時(shí)X的物質(zhì)的量濃度的變化曲線。

（4）熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)是一種高溫燃料電池，被稱為第二代燃料電池，是未來民用發(fā)電的理想選擇方案之一，其工作原理如圖所示。

現(xiàn)以A2(g)、BC(g)為燃料，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì)。寫出該碳酸鹽燃料電池（MCFC）正極的電極反應(yīng)式____________________________。

Answer 1

（14分,每空各2分）（1）離子鍵、極性鍵（或共價(jià)鍵）

（2）H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H＝(a＋b－2c)kJ·mol－1

［△H表示成-(2c-a-b)kJ·mol－1也可］

（3）① 0.125mol·L－1·min－1

② 4 L2/mol2 ③ ABD ④

（4）O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－

【解析】

試題分析：短周期主族元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大，A是元素周期表中原子半徑最小的元素，則A是氫元素。B是形成化合物種類最多的元素，則B是碳元素。C原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，所以C是氧元素。D是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素，則D是鈉元素，E的負(fù)一價(jià)離子與C的某種氫化物分子含有相同的電子數(shù)，因此E是氯元素。

（1）A、C、D形成的化合物是氫氧化鈉，其中含有的化學(xué)鍵類型為離子鍵、極性鍵（或共價(jià)鍵）。

（2）已知：① E－E→2E △H＝＋a kJ/mol；② 2A→A－A △H＝－b kJ/mol；③ E＋A→A－E △H＝－c kJ/mol，則根據(jù)蓋斯定律可知①＋③×2—②即得到A2與E2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H＝(a＋b－2c)kJ·mol－1。

（3）①依據(jù)原子守恒可知X是甲醇，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知甲中平衡時(shí)生成甲醇是0.5mol，則根據(jù)方程式可知消耗氫氣是1mol，濃度是0.5mol/L，所以在該溫度下，假設(shè)甲容器從反應(yīng)開始到平衡所需時(shí)間為4 min，則H2的平均反應(yīng)速率v (A2)＝0.5mol/L÷4min＝0.125mol·L－1·min－1。

②根據(jù)①中分析可知平衡時(shí)氫氣、CO和甲醇的物質(zhì)的量分別是1mol、0.5mol和0.5mol，濃度分別是0.5mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，所以該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。

③三個(gè)容器中的反應(yīng)分別達(dá)平衡時(shí)下列各組數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是 （填字母）。

A．乙容器中的1mol甲醇換算成反應(yīng)物是2mol氫氣和1molCO，即甲、乙中平衡是等效的，所以α1＋α2＝1，A正確；B．根據(jù)以上分析可知甲、乙中平衡等效，則Q1＋Q2＝Q，B正確；C．丙相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率增大，即α1＜α3，C錯(cuò)誤；D．丙相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上將容器容積進(jìn)行一般，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，根據(jù)勒夏特例原理可知再次平衡時(shí)丙中壓強(qiáng)小于甲中壓強(qiáng)的2倍，即P3＜2P1＝2P2，D正確；E．根據(jù)以上分析可知n3＝2n2＞1.0mol，E錯(cuò)誤； F．丙相當(dāng)于在甲的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則Q3＞2Q1，F(xiàn)錯(cuò)誤，答案選ABD。

④在其他條件不變的情況下，將甲容器的體積壓縮到1L，則瞬間甲醇的濃度增大一倍，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，甲醇濃度開始再逐漸增大，若在第8min達(dá)到新的平衡時(shí)氫氣的總轉(zhuǎn)化率為75%，根據(jù)方程式可知平衡時(shí)生成甲醇2mol×0.75/2＝0.75mol，濃度是0.75mol/L，所以第5min 到新平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量濃度的變化曲線可表示為。

（4）燃料電池中氧氣再正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。由于是熔融的碳酸鹽為電解質(zhì)，則正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－。

考點(diǎn)：考查元素推斷、化學(xué)鍵、蓋斯定律、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響、平衡狀態(tài)計(jì)算及燃料電池應(yīng)用