Question

(16分)I.合成氨的原料气H₂可通过反应CO(g)＋H₂O(g) CO₂ (g) ＋H₂(g) 获取。

（1）T ℃时，向容积固定为5 L的容器中充入1 mol水蒸气和1 mol CO，反应达平衡后，测得CO的浓度为0.08 mol·L^－1，则平衡时CO的转化率为        ，该温度下反应的平衡常数K值为          。

（2）保持温度仍为T ℃，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入固定容器中进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是          (填序号)。

a．容器内压强不随时间改变    

b．混合气体的密度不随时间改变

c．单位时间内生成a mol CO₂的同时消耗a mol H₂

d．混合气中n (CO) : n (H₂O) : n (CO₂) : n (H₂) ＝ 1 : 16 : 6 : 6

II.（1）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧实验中相关的反应有：

①4NH₃(g)＋3O₂(g)＝2N₂(g)＋6H₂O(l)     △H₁      

②4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(l)    △H₂ 

③4NH₃(g)＋6NO(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(l)    △H₃ 

请写出上述三个反应中△H₁、△H₂、△H₃三者之间关系的表达式，△H₁＝               。

（2）美国Simons等科学家发明了使NH₃直接用于燃料电池的方法，其装置用铂作为电极、加入碱性电解质溶液，其电池反应为 4NH₃＋3O₂＝2N₂＋6H₂O

①写出该燃料电池的正极反应式                                。

②若用该燃料电池产生的电能在铁皮上镀锌(制白铁皮)，某铁皮上现需要镀上9.75g锌，理论上至少需要消耗标准状况的氨气            L。

III.（1）下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。由图可知Mg与卤素单质的反应均为           (填“放热”或“吸热”)反应。

（2）金属Mg与CH₃Cl在一定条件下反应可生成CH₃MgCl，CH₃MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体和沉淀生成。写出CH₃MgCl水解的化学方程式                                               。

Answer

(16分)

I.（1） 60 %（2分） 2.25（2分）

（2） c、d（2分）

II.（1）

（2分）

（2）①O2 + 4e－+ 2H2O 4OH－ （2分） ② 2.24 （2分）

III.（1）放热 (2分）

（2）2CH3MgCl+H2O=2CH4↑+Mg(OH)2↓+MgCl2或CH3MgCl+H2O=CH4↑+Mg(OH)Cl↓（2分）

【解析】

试题分析：I.（1）设平衡时CO的浓度减少xmol/L，则

CO(g)＋H2O(g) CO2 (g) ＋H2(g)

开始（mol/L）1/5=0.2 1/5=0.2

转化（mol/L）x x x x

平衡（mol/L）0.2-x 0.2-x x x

根据题意，CO的浓度为0.08 mol·L－1，则0.2-x=0.08，x=0.12，所以CO的转化率是0.12/0.2×100%=60%；

平衡常数K= c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)=x2/(0.2-x)2=2.25；

（2）a．因为该反应是气体的物质的量不变的可逆反应，则容器内压强始终不随时间改变，不能判断平衡状态，错误；b．因为容器的体积不变，则混合气体的密度始终不随时间改变，不能判断平衡状态，错误； c．单位时间内生成a mol CO2的同时消耗a mol H2，符合正逆反应速率相等，是平衡状态，正确；d．混合气中n (CO) : n (H2O) : n (CO2) : n (H2) ＝ 1 : 16 : 6 : 6时，Qc= c(CO2)·c(H2)/c(CO)·c(H2O)= 6×6/1×16=2.25=K，所以是平衡状态，答案选cd；

II.（1）①中无NO气体，根据盖斯定律，将②×3+③×2 消去NO可得5×①，所以①中的△H1=（3△H2+2△H3）/5；

（2）①根据4NH3＋3O2＝2N2＋6H2O，可知正极是氧气发生还原反应，生成氢氧根离子，所以正极的电极反应式为O2 + 4e－+ 2H2O 4OH－；

②9.75gZn的物质的量是9.75g/65g/mol=0.15mol，则失去电子的物质的量是0.15mol×2=0.30mol，根据得失电子守恒，则氧气得到电子的物质的量是0.30mol，则需要氧气的体积是0.30mol/4×22.4L/mol=1.68L，所以氨气的体积是1.68L×4/3=2.24L.

III．（1）由图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以反应为放热反应；

（2）CH3MgCl易与水发生水解反应并有无色无味气体和沉淀生成，该沉淀为氢氧化镁沉淀，根据元素守恒，则该气体中含C元素，为甲烷气体，同时还有氯化镁生成，则反应的化学方程式为2CH3MgCl+H2O=2CH4↑+Mg(OH)2↓+MgCl2。

考点：考查化学平衡的判断、计算，电化学反应原理的应用，化学方程式的判断与书写