Question

10．短周期元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大．A是周期表中原子半徑最小的元素，B原子的最外層電子數(shù)等于該元素最低化合價(jià)的絕對(duì)值，C與D能形成D₂C和D₂C₂兩種化合物，而D是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素，E的負(fù)一價(jià)離子與C和A形成的某種化合物分子含有相同的電子數(shù)．
（1）A、C、D形成的化合物中含有的化學(xué)鍵類(lèi)型為離子鍵、共價(jià)鍵．
（2）已知：①E-E→2E•；△H=+a kJ•mol^-1
②2A•→A-A；△H=-b kJ•mol^-1
③E•+A•→A-E；△H=-c kJ•mol^-1（“•”表示形成共價(jià)鍵所提供的電子）寫(xiě)出298K時(shí)，A₂與E₂反應(yīng)的熱化學(xué)方程式（用化學(xué)式表示）H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=（a+b-2c） kJ•mol^-1．
（3）在某溫度下、容積均為2L的三個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫恒容，使之發(fā)生反應(yīng)：2A₂（g）+BC（g）?X（g）；△H=-d kJ•mol^-1（d＞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(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn)	甲	乙	丙
初始投料	2molA2、1molBC	1molX	4molA2、2molBC
平衡時(shí)n（X）	0.5mol	n2	n3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
體系的壓強(qiáng)	P1	P2	P3
反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

①在該溫度下，假設(shè)甲容器從反應(yīng)開(kāi)始到平衡所需時(shí)間為4min，則該時(shí)間段內(nèi)A₂的平均反應(yīng)速率v（A₂）=0.125mol/（L．min）．
②該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為4．
③三個(gè)容器中的反應(yīng)分別達(dá)平衡時(shí)各組數(shù)據(jù)關(guān)系正確的是ADE（填序號(hào)）．
A．α₁+α₂=1             B．α₃＜α₁             C． n₂＜n₃＜1.0mol
D．P₃＜2P₁=2P₂       E． Q₁+Q₂=d           F．Q₃=2Q₁
④在其他條件不變的情況下，將甲容器的體系體積壓縮到1L，若在第8min達(dá)到新的平衡時(shí)A₂的總轉(zhuǎn)化率為65.5%，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出第5min 到新平衡時(shí)X的物質(zhì)的量濃度的變化曲線(xiàn)．

Answer 1

分析 短周期元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大，A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為氫元素；D是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素，處于ⅠA族，D的原子序數(shù)比H元素至少大3，可推知D為Na元素；B原子的價(jià)電子數(shù)等于該元素最低化合價(jià)的絕對(duì)值，處于ⅣA族，結(jié)合原子序數(shù)可知，B為碳元素；C與D能形成D₂C和D₂C₂兩種化合物，則C為O元素；E形成負(fù)一價(jià)離子，則E為Cl，氯離子與H₂O₂含有相同的電子數(shù)．
（1）A、C、D形成的化合物為NaOH；
（2）已知：①Cl-Cl→2Cl•；△H=+a kJ•mol^-1
②2H•→H-H；△H=-b kJ•mol^-1
③Cl•+H•→H-Cl；△H=-c kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，①-②+③×2得：H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）；
（3）①發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
②用三段式計(jì)算平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)；
③A．甲、乙為等效平衡，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)CO為amol，表示出甲中CO轉(zhuǎn)化率、乙中甲醇的轉(zhuǎn)化率；
B．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍；
C．甲、乙為完全等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量小于甲中的2倍；
D．甲、乙為等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，二者壓強(qiáng)相等，丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量小于甲中的2倍；
E．甲、乙為等效平衡，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)CO為bmol，根據(jù)熱化學(xué)方程式表示出甲中放出熱量Q₁、乙中吸收的熱量Q₂；
F．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，丙中參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量大于甲中的2倍；
④在其他條件不變的情況下，將甲容器的體系體積壓縮到1L，瞬間X的濃度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，平衡正向移動(dòng)，若在第8min達(dá)到新的平衡時(shí)A₂的總轉(zhuǎn)化率為65.5%，平衡時(shí)X為2mol×65.5%×$\frac{1}{2}$=0.655mol，平衡時(shí)X的濃度為0.655mol/L．

解答 解：短周期元素A、B、C、D、E原子序數(shù)依次增大，A是周期表中原子半徑最小的元素，則A為氫元素；D是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素，處于ⅠA族，D的原子序數(shù)比H元素至少大3，可推知D為Na元素；B原子的價(jià)電子數(shù)等于該元素最低化合價(jià)的絕對(duì)值，處于ⅣA族，結(jié)合原子序數(shù)可知，B為碳元素；C與D能形成D₂C和D₂C₂兩種化合物，則C為O元素；E形成負(fù)一價(jià)離子，則E為Cl，氯離子與H₂O₂含有相同的電子數(shù)．
（1）A、C、D形成的化合物為NaOH，屬于離子化合物，氫氧根離子中氧原子與氫原子之間形成共價(jià)鍵，故含有離子鍵、共價(jià)鍵，
故答案為：離子鍵、共價(jià)鍵；
（2）已知：①Cl-Cl→2Cl•；△H=+a kJ•mol^-1
②2H•→H-H；△H=-b kJ•mol^-1
③Cl•+H•→H-Cl；△H=-c kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律，①-②+③×2得：H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=（a+b-2c） kJ•mol^-1，
故答案為：H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=（a+b-2c） kJ•mol^-1；
（3）①發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），4min到達(dá)平衡時(shí)，生成0.5molCH₃OH，則v（CH₃OH）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{4min}$=0.0625mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂）=2v（CH₃OH）=$\frac{\frac{0.5mol}{2L}}{4min}$=0.125mol/（L．min），
故答案為：0.125mol/（L．min）；
②CO的起始濃度=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol/L，氫氣的起始濃度=$\frac{2mol}{2L}$=1mol/L，達(dá)到平衡時(shí)c（CH₃OH）=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L，則：
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol/L）：0.5    1         0
變化（mol/L）：0.25   0.5       0.25
平衡（mol/L）：0.25   0.5       0.25
所以平衡常數(shù)k═$\frac{0.25}{0.25×0．{5}^{2}}$=4
故答案為：4；
②A．甲、乙為等效平衡，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)CO為amol，甲中CO轉(zhuǎn)化率α₁=$\frac{1-a}{1}$=1-a，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量=（1-a）mol，乙中參加反應(yīng)的甲醇為amol，乙中的轉(zhuǎn)化率α₂=a，故α₁+α₂=1，故A正確；
B．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，即α₃＞α₁ ，故B錯(cuò)誤；
C．甲、乙為等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量小于甲中的2倍，故n₂=0.5，n₃＞1.0mol，故C錯(cuò)誤；
D．甲、乙為等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，二者壓強(qiáng)相等，丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量小于甲中的2倍，故壓強(qiáng)P₃＜2P₁=2P₂ ，故D正確；
E．甲、乙為等效平衡，平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量相等，令平衡時(shí)CO為bmol，則甲中參加反應(yīng)的CO為（1-b）mol，放出的熱量Q₁=d（1-b），乙中參加反應(yīng)的甲醇為bmol，吸收的熱量Q₂=bd，故Q₁+Q₂=d（1-b）+bd=d，故E正確；
F．丙與甲相比，可以等效為在甲的基礎(chǔ)上，壓強(qiáng)增大一倍，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，丙中參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量大于甲中的2倍，則Q₃＞2Q₁，故F錯(cuò)誤，
故答案為：ADE；
④在其他條件不變的情況下，將甲容器的體系體積壓縮到1L，瞬間X的濃度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，平衡正向移動(dòng)，若在第8min達(dá)到新的平衡時(shí)A₂的總轉(zhuǎn)化率為65.5%，平衡時(shí)X為2mol×65.5%×$\frac{1}{2}$=0.655mol，平衡時(shí)X的濃度為0.655mol/L，第5min 到新平衡時(shí)X的物質(zhì)的量濃度的變化曲線(xiàn)為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及元素推斷、化學(xué)平衡的計(jì)算、熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)等，（3）中③為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，要準(zhǔn)確理解等效平衡問(wèn)題，注意對(duì)等效平衡規(guī)律的理解，注意對(duì)結(jié)論的理解掌握，題目難度較大．