Question

(18分)堿金屬元素的單質及其化合物被廣泛應用于生產、生活中。

②一定量的Na在足量O₂中充分燃燒，參加反應的O₂體積為5.6 L(標準狀況)，則該反應過程中轉移電子的數目為_________。
（2）金屬鋰廣泛應用于化學電源制造，鋰水電池就是其中的一種產品。該電池以金屬鋰和 鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，加入水即可放電。
總反應為：2Li+2H₂O₌2LiOH+H₂↑
①鋰水電池放電時，向_________極移動。
②寫出該電池放電時正極的電極反應式：_________________。
③電解熔融LiCl可以制備金屬Li。但LiC1熔點在873 K以上，高溫下電解，金屬Li產量極低。經過科學家不斷研究，發現電解LiCl—KCl的熔鹽混合物可以在較低溫度下生成金屬Li。
你認為，熔鹽混合物中KCl的作用是_________________________________________。
寫出電解該熔鹽混合物過程中陽極的電極反應式：______________________________。
（3）最新研究表明，金屬鉀可作工業上天然氣高溫重整的催化劑，有關反應為：
。一定溫度下，向2 L容積不變的密閉容器中充入4 mol 和6 mo1 H₂O(g)發生反應，10 min時，反應達到平衡狀態，測得CH₄(g)和H₂(g)的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示。

①0～10 min內用(CO)表示的化學反應速率為_________。
②下列敘述中，能夠證明該反應已達到平衡狀態的是_________(填序號)。
a．生成3 molH-H鍵的同時有4 molC-H鍵斷裂
b．其他條件不變時，反應體系的壓強保持不變
c．反應混合氣體的質量保持不變
d．
③此溫度下，該反應的化學平衡常數K=_________mo1²·L^-2。

Answer 1

（18分）
（1）①—317（2分）②3.01×10²⁵或0.5N_A（2分）
（2）①負（2分）②2H₂O+2e?=2OH?+H₂↑（2分）③降低LiCl的熔點（2分）；2Cl?-2e?=Cl₂↑（2分）
（3）①0.1mol?L^-1?min^-1（2分）②b（2分）③13.5（2分）

解析試題分析：（1）①根據蓋斯定律，?H=2?H₁—?H₂=—317kJ?mol?¹
②Na在足量O₂中充分燃燒，生成Na₂O₂，參加反應的O₂體積為5.6 L(標準狀況)，物質的量為0.25mol，則該反應過程中轉移電子的物質的量為0.5mol，則數目為3.01×10²⁵或0.5N_A。
（2）①原電池內部電解質溶液中陽離子向正極移動，陰離子向陰極移動，所以OH?向陰極移動。
②以LiOH為電解質，加入水即可放電，所以電池放電時正極反應為：2H₂O+2e?=2OH?+H₂↑
③電解時LiCl為熔融態，電解LiCl—KCl的熔鹽混合物可以在較低溫度下生成金屬Li，所以熔鹽混合物中KCl的作用是降低LiCl的熔點；陽極Cl?失電子生成Cl₂，電極方程式為：2Cl?-2e?=Cl₂↑
（3）①v（CO）=v（CH₄）=（4mol-2mol）÷2L÷10min=0.1mol?L^-1?min^-1。
②a、生成3 molH-H鍵，說明生成了3mol H₂，同時有4 molC-H鍵斷裂，說明1mol CH₄反應，都是正反應，錯誤；b、反應容器恒容，反應前后氣體系數不相等，其他條件不變時，反應體系的壓強保持不變，證明該反應已達到平衡狀態，正確；c、反應物均為氣體，根據質量守恒定律，不論反應是否平衡，氣體的質量不變，錯誤；d、H₂O與H₂的濃度之比與反應是否平衡無關，錯誤。
③根據圖像可得平衡時，c(CO)=1mol?L?¹，c(H₂)=3mol?L?¹，c(CH₄)=1mol?L?¹，c(H₂O)=2mol?L?¹，則平衡常數K=33×1÷（1×2）mo1²·L^-2=13.5mo1²·L^-2。
考點：本題考查蓋斯定律、氧化還原反應原理、原電池與電解池原理、反應速率、化學平衡的判斷及計算。