Question

【題目】化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用

（1）生產氫氣：將水蒸氣通過紅熱的炭即產生水煤氣。

C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1，

該反應在低溫下________(填“能”或“不能”)自發進行。

(2)利用“化學蒸氣轉移法”制備TaS2晶體，發生如下反應

TaS2（s）+2I2（g） TaI4（g）+S2（g）△H﹥0 （I）

反應（I）的平衡常數表達式K= ，若K=1，向某恒容密閉容器中加入1mol I2（g）和足量TaS2（s），I2（g）的平衡轉化率為

(3)已知在400 ℃時，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝0.5。

①在400 ℃時，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)的K′＝___________(填數值)。

②400 ℃時，在0.5 L的反應容器中進行合成氨反應，一段時間后，測得N2、H2、NH3的物質的量分別為2 mol、1 mol、2 mol，則此時反應v(N2)正___________(填“>”“<”“＝”或“不確定”)v(N2)逆。

(4) 離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機陽離子、Al2Cl和AlCl組成的離子液體作電解液時，可在鋼制品上電鍍鋁。鋼制品接電源的___________極，已知電鍍過程中不產生其他離子且有機陽離子不參與電極反應，陰極電極反應式為________________。為測定鍍層厚度，用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層，當反應轉移6 mol電子時，所得還原產物的物質的量為________mol。

Answer 1

【答案】(1)不能；（2）或，66.7%；

（3）①2；②＝；（4）負，4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl，3。

【解析】

試題分析：（1）根據△G=△H－T△S，自發進行△G<0，根據反應方程式，△H>0，△S>0，因此低溫下，不能自發進行；(2)根據平衡常數的定義，K=c(S2)×c(TaCl4)/c2(I2)，

TaS2（s）+2I2（g） TaI4（g）+S2（g）

起始： 1 0 0

變化： 2x x x

平衡： 1－2x x x

因為恒容狀態，設容積的體積為1L，x2/(1－2x)2=1，解得x=1/3，則I2的轉化率為2×1/(3×1)×100%=66.7%；(3)①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的K＝c2(NH3)/[c(N2)×c3(H2)]，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，K′=[c(N2)×c3(H2)]/ c2(NH3)=1/K=2；②此時的濃度商為：(2/0.5)2/[(2/0.5)×(1/0.5)3]=0.5=K，說明此反應達到平衡，即v(N2)正=v(N2)逆；(4)電鍍原理，鋼制品不參與反應，作陰極，與電源的負極相連，陰極反應得到電子，因為是鋼制品鍍鋁單質，因此是4Al2Cl7－＋3e－=Al＋7AlCl4－，2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO2－＋3H2↑，氫氣是還原產物，此反應中轉移6mole－，得到3molH2。