Question

【題目】短周期主族元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大，A是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：

①E﹣E→2E△H=+a kJmol﹣1；

②2A→A﹣A△H=﹣b kJmol﹣1；

③E+A→A﹣E△H=﹣c kJmol﹣1；

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=﹣a kJmol﹣1（a＞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	2molA2、1molBC	1molX	4molA2、2molBC
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	α1	α2	α3

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4min，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)各組數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是 （填字母）．

A．α1+α2=1

B．Q1+Q2=a

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，將甲容器的體系體積壓縮到1L，若在第8min達(dá)到新的平衡時(shí)A2的總轉(zhuǎn)化率為75%，請?jiān)趫D1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．目前已接近商業(yè)化，示范電站規(guī)模已達(dá)2MW，從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，是未來民用發(fā)電的理想選擇方案之一．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)．寫出碳酸鹽燃料電池（MCFC）正極電極反應(yīng)式 ．

Answer 1

【答案】（1）離子鍵、極性鍵（或共價(jià)鍵）；

（2）H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=（a+b﹣2c）kJmol﹣1；

（3）①0.125molL﹣1min﹣1；②4 L2/mol2；③ABD；

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是周期表中原子半徑最小的元素，則A為H元素；B是形成化合物種類最多的元素，則B為C元素；C原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，C原子只能有2個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為6，故C為O元素；D是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素，處于ⅠA，結(jié)合原子序數(shù)可知，D處于第三周期，故D為Na；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)，可推知E為Cl；

（1）A、C、D形成的化合物是NaOH，NaOH中鈉離子和氫氧根離子之間存在離子鍵、H原子核O原子之間存在極性共價(jià)鍵，故答案為：離子鍵、極性鍵（或共價(jià)鍵）；

（2）①E-E→2E△H=+a kJmol-1；

②2A→A-A△H=-b kJmol-1；

③E+A→A-E△H=-c kJmol-1；

將方程式①+②-2③得H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=（a+b-2c）kJmol-1；

（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4min，生成0.5molX需要n（A2）=2n（X）=1mol，則=0.125molL-1min-1；

②平衡時(shí)c（X）=0.5mol/2L=0.25mol/L，c（A2）=（20.5×2）mol/2L=0.5mol/L，

c（BC）=（10.5）mol/2L=0.25mol/L，則平衡常數(shù)K==4L2/mol2；

③甲容器反應(yīng)物投入2molH2、1molCO與乙容器反應(yīng)物投入2mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，平衡時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量n2=0.5mol、p1=p2、α1+α2=1、Q1+Q2能量總變化相當(dāng)于2molH2、1molCO完全轉(zhuǎn)化成2mol CH3OH的能量，即吸放熱Q1+Q2數(shù)值上就等于akJ；甲容器反應(yīng)物投入量2molH2、1molCO與丙容器反應(yīng)物投入量4molH2、2molCO，若恒溫且丙容器容積是甲容器2倍，則甲容器與丙容器也是等效平衡，然而現(xiàn)在是溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器，我們可以當(dāng)成是在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下，體積受到了壓縮，原反應(yīng)正向氣體體積減少，由平衡移動(dòng)原理，則相較于甲容器（或假設(shè)狀況）而言，丙容器平衡向逆向移動(dòng)，也就是說，丙容器的轉(zhuǎn)化率比甲容器還要低一些，因此α1+α2=1、Q1+Q2=a；α3＞α1；P3＜2P1=2P2、n3＜n2＜1.0mol、Q3＞2Q1，故答案為ABD；

④將甲容器的體系體積壓縮到1L，若在第8min 達(dá)到新的平衡時(shí)，

2H2（g）+CO（g）CH4O（g）

初始量：2 1 0

變化量：1.5 0.75 0.75

平衡量：0.5 0.25 0.75

所以達(dá)到平衡時(shí)，甲醇的物質(zhì)的量濃度是0.75mol/L，在第5min時(shí)，由于體積減半，所以甲醇的濃度應(yīng)該加倍，即為0.25mol/L×2=0.5mol/L，所以5-8min內(nèi)，甲醇的物質(zhì)的量濃度從0.5mol/L升高到0.75mol/L，如圖所示：；

（4）碳酸鹽燃料電池正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O2+4e-+2CO2=2CO32。