题目内容
(14分)短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大，A是元素周期表中原子半径最小的元素，B是形成化合物种类最多的元素，C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，D是同周期中金属性最强的元素，E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数。
（1）A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为 。
（2）已知：
① E－E→2E △H＝＋a kJ/mol；
② 2A→A－A △H＝－b kJ/mol；
③ E＋A→A－E △H＝－c kJ/mol；
写出298K时，A2与E2反应的热化学方程式 。
（3）在某温度下容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2A2(g)＋BC(g)
X(g) △H＝－Q kJ/mol（Q＞0，X为A、B、C三种元素组成的一种化合物）。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：
实验 | 甲 | 乙 | 丙 |
初始投料 | 2 molA2、1 molBC | 1 molX | 4 molA2、2 molBC |
平衡时n(X) | 0.5mol | n2 | n3 |
反应的能量变化 | 放出Q1kJ | 吸收Q2kJ | 放出Q3kJ |
体系的压强 | P1 | P2 | P3 |
反应物的转化率 |
|
|
|
1①在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min，则A2的平均反应速率v (A2)= 。
②计算该温度下此反应的平衡常数K = 。
③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是 （填字母）。
A．α1＋α2＝1
B．Q1＋Q2＝Q
C．α3＜α1
D．P3＜2P1＝2P2
E．n2＜n3＜1.0mol
F．Q3＝2Q1
④在其他条件不变的情况下，将甲容器的体积压缩到1L，若在第8min达到新的平衡时A2的总转化率为75%，请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。
（4）熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池，被称为第二代燃料电池，是未来民用发电的理想选择方案之一，其工作原理如图所示。
现以A2(g)、BC(g)为燃料，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质。写出该碳酸盐燃料电池（MCFC）正极的电极反应式____________________________。
（14分,每空各2分）（1）离子键、极性键（或共价键）
（2）H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H＝(a＋b－2c)kJ·mol－1
［△H表示成-(2c-a-b)kJ·mol－1也可］
（3）① 0.125mol·L－1·min－1
② 4 L2/mol2 ③ ABD ④
（4）O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－
【解析】
试题分析：短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大，A是元素周期表中原子半径最小的元素，则A是氢元素。B是形成化合物种类最多的元素，则B是碳元素。C原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，所以C是氧元素。D是同周期中金属性最强的元素，则D是钠元素，E的负一价离子与C的某种氢化物分子含有相同的电子数，因此E是氯元素。
（1）A、C、D形成的化合物是氢氧化钠，其中含有的化学键类型为离子键、极性键（或共价键）。
（2）已知：① E－E→2E △H＝＋a kJ/mol；② 2A→A－A △H＝－b kJ/mol；③ E＋A→A－E △H＝－c kJ/mol，则根据盖斯定律可知①＋③×2—②即得到A2与E2反应的热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) △H＝(a＋b－2c)kJ·mol－1。
（3）①依据原子守恒可知X是甲醇，根据表中数据可知甲中平衡时生成甲醇是0.5mol，则根据方程式可知消耗氢气是1mol，浓度是0.5mol/L，所以在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min，则H2的平均反应速率v (A2)＝0.5mol/L÷4min＝0.125mol·L－1·min－1。
②根据①中分析可知平衡时氢气、CO和甲醇的物质的量分别是1mol、0.5mol和0.5mol，浓度分别是0.5mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L，所以该温度下此反应的平衡常数K＝
。
③三个容器中的反应分别达平衡时下列各组数据关系正确的是 （填字母）。
A．乙容器中的1mol甲醇换算成反应物是2mol氢气和1molCO，即甲、乙中平衡是等效的，所以α1＋α2＝1，A正确；B．根据以上分析可知甲、乙中平衡等效，则Q1＋Q2＝Q，B正确；C．丙相当于在甲的基础上增大压强，平衡向正反应方向进行，转化率增大，即α1＜α3，C错误；D．丙相当于在甲的基础上将容器容积进行一般，增大压强，平衡向正反应方向进行，根据勒夏特例原理可知再次平衡时丙中压强小于甲中压强的2倍，即P3＜2P1＝2P2，D正确；E．根据以上分析可知n3＝2n2＞1.0mol，E错误； F．丙相当于在甲的基础上增大压强，平衡向正反应方向进行，则Q3＞2Q1，F错误，答案选ABD。
④在其他条件不变的情况下，将甲容器的体积压缩到1L，则瞬间甲醇的浓度增大一倍，平衡向正反应方向进行，甲醇浓度开始再逐渐增大，若在第8min达到新的平衡时氢气的总转化率为75%，根据方程式可知平衡时生成甲醇2mol×0.75/2＝0.75mol，浓度是0.75mol/L，所以第5min 到新平衡时甲醇的物质的量浓度的变化曲线可表示为。
（4）燃料电池中氧气再正极得到电子，发生还原反应。由于是熔融的碳酸盐为电解质，则正极反应式为O2＋4e－＋2CO2＝2CO32－。
考点：考查元素推断、化学键、盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响、平衡状态计算及燃料电池应用
阳光试卷单元测试卷系列答案
（15分）苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料，某化学小组采用如图装置
以苯甲酸、甲醇为原料制取苯甲酸甲酯。有关物质的物理性质见下表所示：
苯甲酸 | 甲醇 | 苯甲酸甲酯 | |
熔点/℃ | 122.4 | -97 | -12.3 |
沸点/℃ | 249 | 64.3 | 199.6 |
密度/g.cm-3 | 1.2659 | 0.792 | 1.0888 |
水溶性 | 微溶 | 互溶 | 不溶 |
Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入0.1mol苯甲酸和0.4mol 甲醇,再小心加入 3mL浓硫酸，混匀后，投入几粒沸石，小心加热使反应完全，得苯甲酸甲酯粗产品。
（1）甲装置的作用是： ；冷却水从 （填“a”或“b”）口进入。
（2）化学小组在实验中用过量的反应物甲醇，其理由是 。
Ⅱ．粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，现拟用下列流程进行精制
（1）试剂1可以是 （填编号），作用是 。
A.稀硫酸 B.碳酸钠溶液 C.乙醇
（2）操作2中，收集产品时，控制的温度应在 ℃左右。
（3）实验制得的苯甲酸甲酯精品质量为10g，则苯甲酸的转化率为 （结果保留三位有效数字）。
（4）本实验制得的苯甲酸甲酯的产量低于理论产量，可能的原因是 （填编号）。
A．蒸馏时从100℃开始收集产品
B．甲醇用量多了
C．制备粗品时苯甲酸被蒸出
下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是
选项 | 实验操作 | 实验现象 | 结论 |
A | 向某溶液中先滴加氯水，再滴加少量KSCN溶液。 | 溶液变成血红色 | 溶液中含有Fe2+ |
B | 向10mL 0.2 mol/L NaOH溶液中滴入2滴0.1 mol/L MgCl2溶液，产生白色沉淀后，再滴加2滴0.1 mol/LFeCl3溶液 | 白色沉淀转化为红褐色沉淀 | 证明在相同温度下的Ksp： Mg(OH)2 ＞Fe(OH)3 |
C | 常温下，向浓硫酸中投入铁片 | 铁片不溶解 | 常温下，铁不与浓硫酸反应 |
D | 向盛有碘水的试管中加入CCl4后充分振荡静置 | 液体分层，上层基本无色，下层紫红色 | 碘在CCl4中的溶解度较大 |
（8分）PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO2、NOx 等进行研究具有重要意义。请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：
离子 | K+ | Na+ | NH4+ | SO42- | NO3- | Cl- |
浓度/mol?L-1 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
根据表中数据计算PM2.5试样的pH 。
（2）NOx 汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：
则N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为
（3）碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：
①用离子方程式表示反应器中发生的反应：
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极，KOH溶液作为电解质溶液，负极的电极反应式_ _。