Question

(16分)I.合成氨的原料氣H2可通過反應CO(g)＋H2O(g) CO2 (g) ＋H2(g) 獲取。

（1）T ℃時，向容積固定為5 L的容器中充入1 mol水蒸氣和1 mol CO，反應達平衡后，測得CO的濃度為0.08 mol·L－1，則平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為 ，該溫度下反應的平衡常數(shù)K值為 。

（2）保持溫度仍為T ℃，改變水蒸氣和CO的初始物質(zhì)的量之比，充入固定容器中進行反應，下列描述能夠說明體系處于平衡狀態(tài)的是 (填序號)。

a．容器內(nèi)壓強不隨時間改變

b．混合氣體的密度不隨時間改變

c．單位時間內(nèi)生成a mol CO2的同時消耗a mol H2

d．混合氣中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2) ＝ 1 : 16 : 6 : 6

II.（1）液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料已越來越被研究人員重視。它在安全性、價格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優(yōu)勢。氨在燃燒實驗中相關(guān)的反應有：

①4NH3(g)＋3O2(g)＝2N2(g)＋6H2O(l) △H1

②4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) △H2

③4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l) △H3

請寫出上述三個反應中△H1、△H2、△H3三者之間關(guān)系的表達式，△H1＝ 。

（2）美國Simons等科學家發(fā)明了使NH3直接用于燃料電池的方法，其裝置用鉑作為電極、加入堿性電解質(zhì)溶液，其電池反應為 4NH3＋3O2＝2N2＋6H2O

①寫出該燃料電池的正極反應式 。

②若用該燃料電池產(chǎn)生的電能在鐵皮上鍍鋅(制白鐵皮)，某鐵皮上現(xiàn)需要鍍上9.75g鋅，理論上至少需要消耗標準狀況的氨氣 L。

III.（1）下圖是金屬鎂和鹵素反應的能量變化圖(反應物和產(chǎn)物均為298K時的穩(wěn)定狀態(tài))。由圖可知Mg與鹵素單質(zhì)的反應均為 (填“放熱”或“吸熱”)反應。

（2）金屬Mg與CH3Cl在一定條件下反應可生成CH3MgCl，CH3MgCl是一種重要的有機合成試劑，易與水發(fā)生水解反應并有無色無味氣體和沉淀生成。寫出CH3MgCl水解的化學方程式 。

Answer 1

(16分)

I.（1） 60 %（2分） 2.25（2分）

（2） c、d（2分）

II.（1）

（2分）

（2）①O2 + 4e－+ 2H2O 4OH－ （2分） ② 2.24 （2分）

III.（1）放熱 (2分）

（2）2CH3MgCl+H2O=2CH4↑+Mg(OH)2↓+MgCl2或CH3MgCl+H2O=CH4↑+Mg(OH)Cl↓（2分）

【解析】

試題分析：I.（1）設(shè)平衡時CO的濃度減少xmol/L，則

CO(g)＋H2O(g) CO2 (g) ＋H2(g)

開始（mol/L）1/5=0.2 1/5=0.2

轉(zhuǎn)化（mol/L）x x x x

平衡（mol/L）0.2-x 0.2-x x x

根據(jù)題意，CO的濃度為0.08 mol·L－1，則0.2-x=0.08，x=0.12，所以CO的轉(zhuǎn)化率是0.12/0.2×100%=60%；

平衡常數(shù)K= c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)=x2/(0.2-x)2=2.25；

（2）a．因為該反應是氣體的物質(zhì)的量不變的可逆反應，則容器內(nèi)壓強始終不隨時間改變，不能判斷平衡狀態(tài)，錯誤；b．因為容器的體積不變，則混合氣體的密度始終不隨時間改變，不能判斷平衡狀態(tài)，錯誤； c．單位時間內(nèi)生成a mol CO2的同時消耗a mol H2，符合正逆反應速率相等，是平衡狀態(tài)，正確；d．混合氣中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2) ＝ 1 : 16 : 6 : 6時，Qc= c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)= 6×6/1×16=2.25=K，所以是平衡狀態(tài)，答案選cd；

II.（1）①中無NO氣體，根據(jù)蓋斯定律，將②×3+③×2 消去NO可得5×①，所以①中的△H1=（3△H2+2△H3）/5；

（2）①根據(jù)4NH3＋3O2＝2N2＋6H2O，可知正極是氧氣發(fā)生還原反應，生成氫氧根離子，所以正極的電極反應式為O2 + 4e－+ 2H2O 4OH－；

②9.75gZn的物質(zhì)的量是9.75g/65g/mol=0.15mol，則失去電子的物質(zhì)的量是0.15mol×2=0.30mol，根據(jù)得失電子守恒，則氧氣得到電子的物質(zhì)的量是0.30mol，則需要氧氣的體積是0.30mol/4×22.4L/mol=1.68L，所以氨氣的體積是1.68L×4/3=2.24L.

III．（1）由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，所以反應為放熱反應；

（2）CH3MgCl易與水發(fā)生水解反應并有無色無味氣體和沉淀生成，該沉淀為氫氧化鎂沉淀，根據(jù)元素守恒，則該氣體中含C元素，為甲烷氣體，同時還有氯化鎂生成，則反應的化學方程式為2CH3MgCl+H2O=2CH4↑+Mg(OH)2↓+MgCl2。

考點：考查化學平衡的判斷、計算，電化學反應原理的應用，化學方程式的判斷與書寫