Question

(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大 ， A是元素周期表中原子半径最小的元素，B是形成化合物种类最多的元素，C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，D是同周期中金属性最强的元素，E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数。

⑴A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为               。

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；

写出298K时，A₂与E₂反应的热化学方程式                                    。

⑶在某温度下容积均为2 L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2A₂(g)＋BC(g)X(g)　 H＝－Q kJ/mol(Q＞0，X为A、B、C三种元素组成的一种化合物)。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：

实验	甲	乙	丙
初始投料	2 mol A2、1 mol BC	1 mol X	4 mol A2、2 mol BC
平衡时n(X)	0.5 mol	n2	n3
反应的能量变化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
体系的压强	P1	P2	P3
反应物的转化率	1	2	3

①在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min，则A₂的平均反应速率

v (A₂)=                  。

② 计算该温度下此反应的平衡常数K =                  。

③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是            (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在其他条件不变的情况下，将甲容器的体积压缩到1 L，若在第8min达到新的平衡时A₂的总转化率为75%，请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。

⑷熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池，被称为第二代燃料电池，是未来民用发电的理想选择方案之一，其工作原理如图所示。现以A₂(g)、BC(g)为燃料，以一定比例Li₂CO₃和Na₂CO₃低熔混合物为电解质。写出该碳酸盐燃料电池(MCFC)正极的电极反应式____________________________。

Answer

⑴ 离子键、极性键(或共价键)

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］

⑶ ① 0.125 mol·L－1·min－1

② 4 L2/mol2 ③ ABD

④

⑷ O2＋4e－＋2CO2＝2CO32 －

【解析】

试题分析：根据题意依次推出A为氢元素，B为碳元素，C为氧元素，D为钠元素，E为氯元素；

⑴A、C、D形成的化合物为NaOH，其所含化学键为离子键、极性键(或共价键)；

⑵首先写出A2与E2反应的方程式，并标出各物质的状态为H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)；将“①－②＋③×2”得该化学方程式，根据盖斯定律得该反应热H＝(a＋b－2c)kJ·mol－1，据此便可写出完整的热化学方程式；

⑶①A2的平均反应速率v (A2)＝；

②该温度下此反应的平衡常数K＝；

③甲和乙两容器的平衡状态为全等平衡，则有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，可将丙容器的体积扩大2倍(与甲同压等效)，然后再恢复到原体积，则可得α3＞α1，P3＜2P1，n2＜1.0 mol＜n3，Q3＞2Q1，综上只有A、B、D项正确。

④第5min时X的物质的量浓度变为0.5 mol/L(体积变为1 L)，再根据“第8min达到新的平衡时A2的总转化率为75%”，则到新平衡时X的物质的量浓度为，据此便可作图。

⑷O2在正极上发生还原反应生成CO32 －：O2＋4e－＋2CO2＝2CO32 －。

考点：本题考查化学与热量、化学反应速率与化学平衡常数、等效平衡、电化学等。