Question

【題目】短周期主族元素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原子的最外層電子數是次外層電子數的3倍，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 ．

（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，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）△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到平衡時的有關數據如下：

實驗	甲	乙	丙
初始投料	2molA2、1molBC	1molX	4molA2、2molBC
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	α1	α2	α3

①在該溫度下，假設甲容器從反應開始到平衡所需時間為4min，則A2的平均反應速率v（A2）= ．

②計算該溫度下此反應的平衡常數K= ．

③三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達到新的平衡時A2的總轉化率為75%，請在圖1中畫出第5min到新平衡時X的物質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．目前已接近商業化，示范電站規模已達2MW，從技術發展趨勢來看，是未來民用發電的理想選擇方案之一．現以A2（g）、BC（g）為燃料，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質．寫出碳酸鹽燃料電池（MCFC）正極電極反應式 ．

Answer 1

【答案】（1）離子鍵、極性鍵（或共價鍵）；

（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是次外層電子數的3倍，C原子只能有2個電子層，最外層電子數為6，故C為O元素；D是同周期中金屬性最強的元素，處于ⅠA，結合原子序數可知，D處于第三周期，故D為Na；E的負一價離子與C的某種氫化物分子含有相同的電子數，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鍵，故答案為：離子鍵、極性鍵（或共價鍵）；

（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，假設甲容器從反應開始到平衡所需時間為4min，生成0.5molX需要n（A2）=2n（X）=1mol，則=0.125molL-1min-1；

②平衡時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K==4L2/mol2；

③甲容器反應物投入2molH2、1molCO與乙容器反應物投入2mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，平衡時CH3OH的物質的量n2=0.5mol、p1=p2、α1+α2=1、Q1+Q2能量總變化相當于2molH2、1molCO完全轉化成2mol CH3OH的能量，即吸放熱Q1+Q2數值上就等于akJ；甲容器反應物投入量2molH2、1molCO與丙容器反應物投入量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，然而現在是溫度、容積相同的3個密閉容器，我們可以當成是在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下，體積受到了壓縮，原反應正向氣體體積減少，由平衡移動原理，則相較于甲容器（或假設狀況）而言，丙容器平衡向逆向移動，也就是說，丙容器的轉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 達到新的平衡時，

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：；

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