Question

【题目】碳、氮广泛分布在自然界中，碳、氮的化合物性能优良，在工业生产和科技领域有重要用途。

（1）氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300～1700oC的氮气流中反应制得：3SiO2(s) + 6C(s) + 2N2(g)Si3N4(s) + 6CO(g) ΔH＝－1591.2 kJ/mol则该反应每转移1mol e－，可放出的热量为________

（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO

①750℃时，测得气体中含等物质的量的SO2和SO3，此时反应的化学方程式是：____________

②由MgO制成的Mg可构成“镁—次氯酸盐”电池，其装置示意图如图，该电池的正极反应式为____________

（3）某研究小组将三组CO(g)与H2O(g)的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)，得到如下数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达平衡所需时间/min
		CO	H2O	CO	H2
1	650	2	4	0.5	1.5	5
2	900	1	2	0.5	0.5	—

①实验Ⅰ中，前5min的反应速率v(CO2)＝___________

②下列能判断实验Ⅱ已经达到平衡状态的是（填写选项序号）__________

a．容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化

b．容器内压强不再变化

c．混合气体的密度保持不变

d．v正(CO)＝v逆(CO2)

e．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

③若实验Ⅲ的容器是绝热的密闭容器，实验测得H2O(g)的转化率H2O%随时间变化的示意图如下图所示，b点v正_______v逆（填“＜”、“＝”或“＞”），t3～t4时刻，H2O(g)的转化率H2O%降低的原因是______________________

Answer 1

【答案】132.6kJ 2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 + CO2 + SO3 ClO- + 2e- + H2O = Cl- + 2OH- 0.15 mol/(L·min) a d ＞ 该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行

【解析】

根据题目信息写出生成物，根据质量守恒配平；由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO-、H2O反应生成Cl-与Mg（OH）2；根据勒夏特列原理分析平衡的移动方向。

（1）根据方程式3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）Si3N4（s）+6CO（g）△H=-1591.2kJ/mol，由碳元素化合价变化情况可知每转移12mol电子，放出1591.2kJ热量，所以每转移1mole-，可放出的热量为132.6kJ，故答案为：132.6kJ；
（2）①用CO还原MgSO4可得到MgO、CO2、SO2和SO3，方程式为2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 + CO2 + SO3，故答案为：2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 + CO2 + SO3；

②由图可知镁-次氯酸盐”燃料电池中Mg与ClO-、H2O反应生成Cl-与Mg（OH）2，该电池反应的总反应方程式为Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg（OH）2，正极电极反应是ClO-离子得到电子发生还原反应，电极反应为：ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-，故答案为：ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-；

（3） ① v(CO 2 ) ＝ v(H 2 ) ＝ 1．5mol÷2L÷ 5min＝0．15mol · L -1 · min -1；

②a．容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化，说明反应处于平衡状态，故a正确；
b．恒温、恒容条件下，气体的总物质的量始终不变，压强始终不变，故b错误；
c．恒容条件下，反应物和产物都是气体，密度始终不变，故c错误；

d．v正（CO）=υ逆（CO2），转化成CO2的正、逆反应速率相等，故d正确；

e．该反应气体的物质的量不变，气体的质量也不变，所以反应过程中气体的平均相对分子质量不变，故e错误，故选a、d。

③c点到达平衡，而b点未达到平衡，正反应速率减小，逆反应速率增大至相等，故b点v正>v逆；，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行使H2O(g)的转化率降低，故答案为：>；该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行。