Question

短周期元素A、B、C、D、E原子序數依次增大。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是自然界含量最多的元素，D是同周期中金屬性最強的元素，E的負一價離子與C的某種氫化物W分子含有相同的電子數。
（1）A、C、D形成的化合物中含有的化學鍵類型為        ；W的電子式        。
（2）已知：①2E → E－E；＝－a kJ·mol^-1 ② 2A → A－A；=－b kJ·mol^-1
③E＋A → A－E；=－c kJ·mol^-1
寫出298K時，A₂與E₂反應的熱化學方程式                                   。
（3）在某溫度下、容積均為2L的三個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫恒容，使之發生反應：2A₂（g）＋BC（g）X（g）；＝－a KJ·mol^－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到平衡時的有關數據如下：

實驗	甲	乙	丙
初始投料	2 mol A2、1 mol BC	1 mol X	4 mol A2、2 mol BC
平衡時n（X）	0.5mol	n2	n3
反應的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
體系的壓強	P1	P2	P3
反應物的轉化率	1	2	3

 
①在該溫度下，假設甲容器從反應開始到平衡所需時間為4 min，則A₂的平均反應速率( A₂)為    。
②該溫度下此反應的平衡常數K的值為          。
③下列現象能說明甲容器中的反應已經達到平衡狀態的有            （填序號）。
A.內A₂、BC、X的物質的量之比為2：1：1
B.內氣體的密度保持恒定
C.內A₂氣體的體積分數保持恒定
D.2 V_正（A₂）=V_逆（BC）
④三個容器中的反應分別達平衡時各組數據關系正確的是      （填序號）。
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達到新的平衡時A₂的總轉化率為75%，請在上圖中畫出第5min 到新平衡時X的物質的量濃度的變化曲線。

Answer 1

（1）離子鍵、共價鍵（1分）（1分）
（2）H₂（g）＋Cl₂（g）＝2HCl（g）；△H＝（a＋b－2c）kJ·mol^－1（2分）
（3）①0.125mol·L^－1·min^－1（2分）  ② 4（2分）  ③ C（2分）  ④ ABD（2分）
（4）（2分）

解析試題分析：A是周期表中原子半徑最小的元素，即為H，B是形成化合物種類最多的元素，即為C
，C是自然界含量最多的元素，即為O，D是同周期中金屬性最強的元素，即為Na，E的負一價離子與C的某種氫化物分子W含有相同的電子數，由于E的原子序數最大，則E即為Cl，因此W是雙氧水。
（1）A、C、D形成的化合物是氫氧化鈉，其中含有的化學鍵類型為：離子鍵、共價鍵；雙氧水分子中含有極性鍵和非極性鍵，屬于共價化合物，因此雙氧水的電子式為。
（2）已知①Cl-Cl→2Cl；△H=+a kJ?mol^-1、②2H→H-H；△H=-b kJ?mol^-1、③Cl+H→HCl；△H=-c kJ?mol^-1，所以依據蓋斯定律可知H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）可以是①-②+③×2得到的，因此反應的焓變△H＝－（2c-a-b）kJ/mol。
（3）①2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）
初始量：2           1                 0
變化量：1          0.5             0.5
平衡量：1         0.5              0.5
在該溫度下，A₂的平均反應速率v（A₂）＝＝0.125 mol?L^-1?min^-1；
②化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，因此該溫度下，反應2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）的平衡常數K=＝4mol^-2?L²；
③在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，則A、平衡時各種物質的濃度或物質的量不再發生變化，但它們之間的物質的量不一定相等或滿足某種關系，因此容器內A₂、BC、X的物質的量之比為2：1：1不能說明達到平衡狀態，A不正確；B、密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，因此容器內氣體的密度保持恒定不能說明反應達到平衡狀態，B不正確；C、容器內A₂氣體的體積分數保持恒定可以說明反應達到平衡狀態，C正確；D、2V_正（A₂）＝V_逆（BC）說明二者的反應速率方向是相反的，但不能滿足反應速率之比是相應的化學計量數之比，不能說明反應達到平衡狀態，D不正確，答案選C。
④A、投料2molH₂、1molCO和1molCH₄O建立的平衡是等效的，只是建立的方向不一樣，所以α₁+α₂=1，故A正確；B、料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，反應2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）是放熱的，放出的熱量應該是Q₁+Q₂=a，故B正確；C、當氫氣和一氧化碳的投料增加一倍，則壓強會增大，導致化學平衡正向移動，移動的結果是反應物的轉化率增大，即α₃＞α₁，故C錯誤；D、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，所以P₁=P₂，當氫氣和一氧化碳的投料增加一倍，則壓強應是增大一倍，但是壓強增大，導致化學平衡正向移動，移動的結果是壓強比原來的2倍要小，即P₃＜2P₁=2P₂，故D正確；E、當氫氣和一氧化碳的投料增加一倍，能量變化數值理論上也應該是原來的2倍，但是壓強引起化學平衡正向，而正向放熱，結果使得Q₃＞2Q₁，故E錯誤。選ABD。
（4）將甲容器的體系體積壓縮到1L，若在第8min 達到新的平衡時，則
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
所以達到平衡時，甲醇的物質的量濃度是0.75mol/L，在第5min時，由于體積減半，所以甲醇的濃度應該加倍，即為0.25mol/L×2=0.5mol/L，所以5-8min內，甲醇的物質的量濃度從0.5mol/L升高到0.75mol/L，如圖所示：
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考點：考查元素推斷、化學鍵、電子式、熱化學方程式、反應速率與平衡常數的計算、外界條件對平衡狀態的影響以及平衡狀態的判斷鞥