Question

7．有一晶体X，可发生如下的转化关系（部分反应物、生成物从略）．其中B、D、E、F均为无色气体，W、K为常见的金属单质，C为难溶于水的红褐色固体．在混合液中加入BaCl₂溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，H和W反应可放出大量的热．

（1）I转化为G的反应中，当有2molG生成时，转移的电子数为2N_A．
（2）A→C的化学反应方程式为4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（3）对混合液电解时的阳极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．工业上金属W也可用电解法制备，电解时的阴极反应式为Al³⁺+3e^-=Al．
（4）将一定量的B和D放入容积为1L的密闭容器中，发生反应，在760～840℃下，反应达到平衡．该平衡常数的表达式为$\frac{{c}^{4}（NO）{c}^{6}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{5}（{O}_{2}）}$．若平衡时两种反应物的转化率相等，则起始投料时n（B）：n（D）=4：5．
（5）某恒温恒容密闭容器中，发生反应M（s）+2N（g）?P（g）+Q（g）
当下列物理量不再变化时，表明反应达到平衡的是ABD．
A．N的物质的量浓度              B．混合气体的平均相对分子质量
C．容器内的总压强                D．混合气体的密度
E． v_正（N ）：v_逆（P）=1：2．

Answer 1

分析 C为难溶于水的红褐色固体，则C为Fe（OH）₃，A为Fe（OH）₂，X中含有亚铁离子，H为Fe₂O₃，W、K为常见的金属单质，H和W反应可放出大量的热，为铝热反应，则W为Al，K为Fe，J为Al₂O₃，B、D、E、F均为无色气体，F能和D反应生成I，可推知该过程是连续被氧化的过程，则D是O₂，B是无色气体，且是X和碱反应生成的气体，能被氧气氧化，则B是NH₃，F是NO，I为NO₂，G为HNO₃，E是气体，为电解时产生的气体，为H₂，根据以上分析知，X中含有亚铁离子和铵根离子，在混合液中加入BaCl₂溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，说明混合溶液中含有硫酸根离子，则X为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂结合对应物质的性质以及题目要求解答该题．

解答 解：C为难溶于水的红褐色固体，则C为Fe（OH）₃，A为Fe（OH）₂，X中含有亚铁离子，H为Fe₂O₃，W、K为常见的金属单质，H和W反应可放出大量的热，为铝热反应，则W为Al，K为Fe，J为Al₂O₃，B、D、E、F均为无色气体，F能和D反应生成I，可推知该过程是连续被氧化的过程，则D是O₂，B是无色气体，且是X和碱反应生成的气体，能被氧气氧化，则B是NH₃，F是NO，I为NO₂，G为HNO₃，E是气体，为电解时产生的气体，为H₂，根据以上分析知，X中含有亚铁离子和铵根离子，在混合液中加入BaCl₂溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，说明混合溶液中含有硫酸根离子，则X为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂结合对应物质的性质以及题目要求解答该题．
（1）I为NO₂转化为G为HNO₃的反应是，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，当有2mol HNO₃生成时，转移的电子数为2N_A；
故答案为：2N_A；
（2）A→C的化学反应是氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁的反应，反应的方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（3）分析反应可知，混合溶液为NaOH、Na₂SO₄溶液，对混合液电解时的阳极反应式为溶液中氢氧根离子失电子生成氧气，电极反应为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；工业上金属W为Al可用电解熔融氧化铝制备，电解时的阴极反应式为：Al³⁺+3e^-=Al；
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；Al³⁺+3e^-=Al；
（4）将一定量的B和D放入容积为1L的密闭容器中，发生反应为4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O
该反应的平衡常数表达式为：K=$\frac{{c}^{4}（NO）{c}^{6}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{5}（{O}_{2}）}$，若平衡时两种反应物的转化率相等，消耗量为4：5，则起始投料时n（NH₃）：n（O₂）=4：5；
故答案为：$\frac{{c}^{4}（NO）{c}^{6}（{H}_{2}O）}{{c}^{4}（N{H}_{3}）{c}^{5}（{O}_{2}）}$；4：5；
 （5）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态，
某恒温恒容密闭容器中，发生反应M（s）+2N（g）?P（g）+Q（g），
A．N的物质的量浓度不变是平衡标志，故A正确；
B．M为固体，反应前后气体质量变化，气体物质的量不变，当混合气体的平均相对分子质量不变说明反应达到平衡状态，故B正确；
C．反应前后气体物质的量不变，容器内的总压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．反应前后气体质量变化，体积不变，当混合气体的密度不变说明反应达到平衡状态，故D正确；
E．速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，当 v_正（N ）：v_逆（P）=2：1．说明P正逆反应速率相同反应达到平衡状态，v_正（N ）：v_逆（P）=1：2不能说明反应达到平衡状态，故E错误；
故答案为：ABD．

点评 本题考查了物质转化关系分析推断，物质性质和反应现象分析判断应用，掌握物质性质和特征反应是解题关键，题目难度中等．