Question

(18分)堿金屬元素的單質(zhì)及其化合物被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。

②一定量的Na在足量O₂中充分燃燒，參加反應(yīng)的O₂體積為5.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則該反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為_________。
（2）金屬鋰廣泛應(yīng)用于化學(xué)電源制造，鋰水電池就是其中的一種產(chǎn)品。該電池以金屬鋰和 鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，加入水即可放電。
總反應(yīng)為：2Li+2H₂O₌2LiOH+H₂↑
①鋰水電池放電時(shí)，向_________極移動(dòng)。
②寫出該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式：_________________。
③電解熔融LiCl可以制備金屬Li。但LiC1熔點(diǎn)在873 K以上，高溫下電解，金屬Li產(chǎn)量極低。經(jīng)過科學(xué)家不斷研究，發(fā)現(xiàn)電解LiCl—KCl的熔鹽混合物可以在較低溫度下生成金屬Li。
你認(rèn)為，熔鹽混合物中KCl的作用是_________________________________________。
寫出電解該熔鹽混合物過程中陽極的電極反應(yīng)式：______________________________。
（3）最新研究表明，金屬鉀可作工業(yè)上天然氣高溫重整的催化劑，有關(guān)反應(yīng)為：
。一定溫度下，向2 L容積不變的密閉容器中充入4 mol 和6 mo1 H₂O(g)發(fā)生反應(yīng)，10 min時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測得CH₄(g)和H₂(g)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。

①0～10 min內(nèi)用(CO)表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_________。
②下列敘述中，能夠證明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________(填序號(hào))。
a．生成3 molH-H鍵的同時(shí)有4 molC-H鍵斷裂
b．其他條件不變時(shí)，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)保持不變
c．反應(yīng)混合氣體的質(zhì)量保持不變
d．
③此溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_________mo1²·L^-2。

Answer 1

（18分）
（1）①—317（2分）②3.01×10²⁵或0.5N_A（2分）
（2）①負(fù)（2分）②2H₂O+2e?=2OH?+H₂↑（2分）③降低LiCl的熔點(diǎn)（2分）；2Cl?-2e?=Cl₂↑（2分）
（3）①0.1mol?L^-1?min^-1（2分）②b（2分）③13.5（2分）

試題分析：（1）①根據(jù)蓋斯定律，?H=2?H₁—?H₂=—317kJ?mol?¹
②Na在足量O₂中充分燃燒，生成Na₂O₂，參加反應(yīng)的O₂體積為5.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，物質(zhì)的量為0.25mol，則該反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.5mol，則數(shù)目為3.01×10²⁵或0.5N_A。
（2）①原電池內(nèi)部電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向陰極移動(dòng)，所以O(shè)H?向陰極移動(dòng)。
②以LiOH為電解質(zhì)，加入水即可放電，所以電池放電時(shí)正極反應(yīng)為：2H₂O+2e?=2OH?+H₂↑
③電解時(shí)LiCl為熔融態(tài)，電解LiCl—KCl的熔鹽混合物可以在較低溫度下生成金屬Li，所以熔鹽混合物中KCl的作用是降低LiCl的熔點(diǎn)；陽極Cl?失電子生成Cl₂，電極方程式為：2Cl?-2e?=Cl₂↑
（3）①v（CO）=v（CH₄）=（4mol-2mol）÷2L÷10min=0.1mol?L^-1?min^-1。
②a、生成3 molH-H鍵，說明生成了3mol H₂，同時(shí)有4 molC-H鍵斷裂，說明1mol CH₄反應(yīng)，都是正反應(yīng)，錯(cuò)誤；b、反應(yīng)容器恒容，反應(yīng)前后氣體系數(shù)不相等，其他條件不變時(shí)，反應(yīng)體系的壓強(qiáng)保持不變，證明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；c、反應(yīng)物均為氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，不論反應(yīng)是否平衡，氣體的質(zhì)量不變，錯(cuò)誤；d、H₂O與H₂的濃度之比與反應(yīng)是否平衡無關(guān)，錯(cuò)誤。
③根據(jù)圖像可得平衡時(shí)，c(CO)=1mol?L?¹，c(H₂)=3mol?L?¹，c(CH₄)=1mol?L?¹，c(H₂O)=2mol?L?¹，則平衡常數(shù)K=33×1÷（1×2）mo1²·L^-2=13.5mo1²·L^-2。