Question

A、B、C、D、E、W均为短周期元素，原子序数依次增大．回答下列问题：
（1）E单质为双原子分子，气体E的密度3.17g．L^-1（标准状况），写出用石灰水吸收E反应的离子方程式：

Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+2H₂O

（2）由A、B、D元素原子组成的化合物CH₄和H₂O在一定条件下发生反应：CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g）．将1.0mol CH₄和2.0mol H₂O（g）通入反应室（容积为100L），达到平衡时，CH₄的转化率与温度、压强的关系如图．
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为

0.0030mol?L^-1?min^-1

．
②图中的P₁

＜

P₂（填“＜”、“＞”或“=”），100℃时平衡常数为

2.25×10^-4

．
③在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将

减小

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）由A、C、D元素原子组成的化合物N₂H₄和H₂O₂有广泛的用途．
①N₂H₄（肼）一空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的氢氧化钾溶液．电池放电时，负极的电极反应式为

N₂H₄+4OH^-=N₂↑+4H₂O+4e^-

．
②已知：16g液态N₂H₄（肼）与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，放出320.75KJ的热量．　
H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1
2H₂O₂（1）=2H₂O（1）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1
写出N₂H₄（肼）与氧气反应的热化学方程式为

N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-621.1kJ?mol^-1
或N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂+2H₂O（g）△H=-533.1kJ?mol^-1

．

Answer 1

分析：（1）根据M=ρVm来计算分子的相对分子质量；
（2）①用H₂表示的平均反应速率可以根据甲烷的反应速率来求算，根据v=

△c

△t

来计算甲烷的反应速率；
②根据压强对化学平衡移动的影响来回答；
③根据温度对化学反应速率的影响来回答；
（3）①在燃料电池中，负极发生失电子的氧化反应；
②根据盖斯定律来计算化学反应的焓变．

解答：解：（1）E单质的相对分子质量M=ρVm=3.17g．L^-1×22.4L/mol=71g/mol，所以为氯气，用石灰水吸收氯气反应的离子方程式味：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+2H₂O，
故答案为：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+2H₂O；
（2）①根据图象数据，用甲烷表示的平均反应速率v=

△c

△t

=

0.01mol/L×0.5

5min

=0.001mol/（L?min），氢气的反应速率是甲烷化学反应速率的3倍，故用H₂表示的平均反应速率为0.0030mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.0030mol?L^-1?min^-1；
②根据化学方程式可以得出，增大压强，化学平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，可以去200℃来分析，发现甲烷的转化率是p₁时大于p₂时的，所以P₁＜P₂，
                CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）
初始浓度：0.01     0.02     0       0 
变化浓度：0.005     0.005    0.005    0.015
平衡浓度：0.005     0.015     0.005    0.015
100℃时平衡常数=

0.005×0.0153

0.005×0.015

=2.25×10^-4 （mol/L）²，故答案为：＜；2.25×10^-4；
 ③温度降低，化学反应速率减小，故答案为：减小；
（3）①在燃料电池中，负极发生失电子的氧化反应，即N₂H₄+4OH^-→N₂↑+4H₂O+4e^-，故答案为：N₂H₄+4OH^-=N₂↑+4H₂O+4e^-；
②根据题意已知反应a、N₂H₄（1）+2H₂O₂（1）=4H₂O（1）+N₂（g）△H=-641.5kJ?mol^-1；
b、H₂O（1）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1；
c、2H₂O₂（1）=2H₂O（1）+O₂（g）△H=-196.4kJ?mol^-1；
根据盖斯定律得，反应：N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）等于a-c+2b，所以N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-621.1kJ?mol^-1或N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂+2H₂O（g）△H=-533.1kJ?mol^-1，故答案为：N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（1）△H=-621.1kJ?mol^-1或N₂H₄（1）+O₂（g）=N₂+2H₂O（g）△H=-533.1kJ?mol^-1．

点评：本题考查学生化学反应速率、化学平衡移动以及盖斯定律的应用等方面知识．综合性强，难度大．