Question

I．X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素，且原子序数X＞Y．填写下列空白：

（1）若X为金属元素，Y为非金属元素，Y₂H₄是一种重要有机化工原料。

①X单质与Fe₂O₃反应时，每消耗13.5g X放热213kJ，该反应的热化学方程式是                   ；

②写出实验室制备Y₂H₄的化学方程式                                    ；

（2）若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸。

为防止YO₂污染空气，科学家寻求合适的化合物G和催化剂，以实现反应：

YO₂+GY₂+H₂O+n Z（未配平，n可以为0）

①上述反应式中的G不可能是       （填标号）。

A．NH₃    B．CO    C．CH₃CH₂OH

②25℃时，往a mol•L^﹣1的YH₃的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L^﹣1H₂XO₄溶液（乙），当甲与乙等体积混合时，溶液呈中性（设温度不变），甲中溶质的电离常数K_b=                 （用含a的代数式表示）。

Ⅱ．离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al₂Cl₇^﹣和AlCl₄^﹣组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的      极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为                            。若改用AlCl₃水溶液作电解液，则阴极产物为       。

Ⅲ．甲醇汽油是一种新能源清洁燃料，可以作为汽油的替代物．工业上可用CO和H₂制取甲醇，化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g） △H=b kJ/mol，为研究平衡时CO的转化率与反应物投料比（）及温度的关系，研究小组在10L的密闭容器中进行模拟反应，并绘出如图所示：

（1）反应热b    0 （填“＞”或“＜”）。

（2）若Ⅱ反应的n（CO）起始=10mol、投料比为0.5，A点的平衡常数K_A=      ，B点的平衡常数K_B     K_A（填“＞”或“＜”或“=”）。

（3）为提高CO转化率可采取的措施是                    、                  （答出两条即可）。

Answer

Ⅰ．（1）①2Al（s）+Fe2O3（s）═2Fe（s）+Al2O3（s）△H＝﹣852kJ•mol﹣1；

②CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O。（2）①B；②Kb＝。

Ⅱ．4Al2Cl7﹣+3e﹣＝Al+7AlCl4﹣；H2；

Ⅲ．（1）＜。（2）1；＝ （3）减小投料比、降低温度、增大压强、分离出CH3OH。

【解析】

试题分析：X、Y是相邻周期、相邻主族的短周期元素，且原子序数X＞Y，X处于第三周期、Y处于第二周期。

Ⅰ．若X为金属元素，Y为非金属元素，则X为Al、Y为C元素，Y2H4为乙烯；

（1）①发生反应：2Al+Fe2O32Fe+Al2O3，每消耗13.5g Al放热213kJ，则2molAl参加反应放出热量为213kJ×＝852kJ热量，热化学反应方程式：2Al（s）+Fe2O3（s）═2Fe（s）+Al2O3（s）△H＝﹣852kJ•mol﹣1；

②实验室利用乙醇在浓硫酸、170℃条件下发生消去反应制备乙烯，方程式为CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O。

（2）若X、Y元素的最高价氧化物的水化物都是强酸，第二周期中只有N元素最高价含氧酸为强酸，故Y为N元素，则X为S元素；

①反应中N元素化合价降低，发生还原反应，故G具有还原性，再结合元素守恒可知，G应含有H元素，所以G不可能是CO，答案选B；

②25℃时，往a mol•L﹣1的NH3的水溶液（甲）中滴加0.01mol•L﹣1H2SO4溶液（乙），根据电荷守恒：2c(SO42﹣)+c(OH﹣)＝c(NH4+)+c(H+)，溶液显中性时c(H+)＝c(OH﹣)，则c(NH4＋）＝2c(SO42﹣)，c(OH﹣)＝10﹣7mol/L，等体积混合硫酸根离子的浓度变为原来的一半，则c(NH4+)＝2c(SO42﹣)＝2×0.005mol•L﹣1＝0.01mol•L﹣1，故混合后溶液中c（NH3•H2O）＝0.5amol•L﹣1－0.01mol•L﹣1=（0.5a－0.01）mol/L，则电离平衡常数Kb＝。

Ⅱ．依据电镀原理分析，钢铁上镀铝是利用铝做阳极与电源正极相连，钢铁做阴极与电源负极相连，由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体做电解液来实现，离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则阴极反应生成铝是发生的还原反应，铝元素化合价降低，分析离子液体成分，结合电荷守恒分析可知是Al2Cl7﹣得到电子生成，电极反应为：4Al2Cl7﹣+3e﹣＝Al+7AlCl4﹣；改用AlCl3水溶液作电解液是溶液中氢离子在阴极放电生成氢气，2H++2e﹣＝H2↑；

Ⅲ．（1）图象可知，一氧化碳转化率随温度升高减小，说明平衡逆向，正反应为放热反应，b＜0。

（2）若Ⅱ反应的n（CO）起始＝10mol、投料比为0.5，n（H2）＝20mol，则

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

起始量（mol/L） 1 2 0

变化量（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡量（mol/L） 0.5 1 0.5

A点的平衡常数KA ＝＝1

AB是相同温度下的平衡，平衡常数只随温度变化，所以AB平衡常数相同；

（3）为提高CO转化率可采取的措施，可以增加氢气量，提高一氧化碳的转化率，反应是放热反应，降低温度平衡正向进行，依据反应特征和平衡移动原理分析提高一氧化碳转化率的条件是平衡正向进行，即减小投料比、降低温度、增大压强、分离出CH3OH。

【考点定位】本题主要是考查热化学方程式书写、外界条件对平衡状态的影响与有关计算、电化学原理的应用等

【名师点晴】化学平衡图像题的解题技巧

（1）紧扣特征，弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，体积增大、减小还是不变，有无固体、纯液体物质参与反应等。

（2）先拐先平，在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。

（3）定一议二，当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。

（4）三步分析法，一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。