Question

(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序數依次增大 ， A是元素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。
⑴A、C、D形成的化合物中含有的化學鍵類型為              。
⑵已知：
① E－E→2E　 ?H＝＋a kJ/mol；
② 2A→A－A　 ?H＝－b kJ/mol；
③ E＋A→A－E　?H＝－c kJ/mol；
寫出298K時，A₂與E₂反應的熱化學方程式                                   。
⑶在某溫度下容積均為2 L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＝－Q kJ/mol(Q＞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)	0.5 mol	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
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下列各組數據關系正確的是           (填字母)。
A．α₁＋α₂＝1            B．Q₁＋Q₂＝Q              C．α₃＜α₁              
D．P₃＜2P₁＝2P₂         E．n₂＜n₃＜1.0 mol           F．Q₃＝2Q₁
④在其他條件不變的情況下，將甲容器的體積壓縮到1 L，若在第8min達到新的平衡時A₂的總轉化率為75%，請在下圖中畫出第5min 到新平衡時X的物質的量濃度的變化曲線。

⑷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，是未來民用發電的理想選擇方案之一，其工作原理如圖所示。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。寫出該碳酸鹽燃料電池(MCFC)正極的電極反應式____________________________。

Answer 1

⑴離子鍵、極性鍵(或共價鍵)
⑵ H₂(g)＋Cl₂(g)＝2HCl(g) ?H＝(a＋b－2c)kJ·mol^－1［?H表示成-(2c-a-b)kJ·mol^－1也可］
⑶①0.125 mol·L^－1·min^－1
②4 L²/mol²   ③ ABD
④

⑷ O₂＋4e^－＋2CO₂＝2CO₃^2－

試題分析：根據題意依次推出A為氫元素，B為碳元素，C為氧元素，D為鈉元素，E為氯元素；
⑴A、C、D形成的化合物為NaOH，其所含化學鍵為離子鍵、極性鍵(或共價鍵)；
⑵首先寫出A₂與E₂反應的方程式，并標出各物質的狀態為H₂(g)＋Cl₂(g)＝2HCl(g)；將“①－②＋③×2”得該化學方程式，根據蓋斯定律得該反應熱?H＝(a＋b－2c)kJ·mol^－1，據此便可寫出完整的熱化學方程式；
⑶①A₂的平均反應速率v (A₂)＝；
②該溫度下此反應的平衡常數K＝；
③甲和乙兩容器的平衡狀態為全等平衡，則有α₁＋α₂＝1，Q₁＋Q₂＝Q，P₁＝P₂，n₂＝n₁＝0.5 mol；由于丙容器的起始量是甲的2倍，可將丙容器的體積擴大2倍(與甲同壓等效)，然后再恢復到原體積，則可得α₃＞α₁，P₃＜2P₁，n₂＜1.0 mol＜n₃，Q₃＞2Q₁，綜上只有A、B、D項正確。
④第5min時X的物質的量濃度變為0.5 mol/L(體積變為1 L)，再根據“第8min達到新的平衡時A₂的總轉化率為75%”，則到新平衡時X的物質的量濃度為，據此便可作圖。
⑷O₂在正極上發生還原反應生成CO₃^2－：O₂＋4e^－＋2CO₂＝2CO₃^2－。