Question

A、B、C是三种常见短周期元素的单质．常温下D为无色液体，G是一种常见的温室气体．其转化关系如图甲（反应条件和部分产物略去）．试回答：

（1）G的电子式是

 

．
（2）单质X和B或D均能反应生成黑色固体Y，Y的化学式是

 

．
（3）物质Z常用于对空气进行杀菌、净化和水果保鲜等．Z和B的组成元素相同，Z分子中各原子最外层电子数之和为18．Z和酸性碘化钾溶液反应生成B和碘单质，反应的离子方程式是

 

．
（4）G的大量排放会引发很多环境问题．有科学家提出，用G和H₂合成CH₃OH和H₂O，对G进行综合利用．25℃，101kPa时，该反应的热化学方程式是：

 

（已知甲醇的燃烧热△H=-726.5kJ?mol^-1，氢气的燃烧热△H=-285.8kJ?mol^-1）；
又知CH₃OH与单质B可组成如图乙的燃料电池，试写出负极的电极反应式：

 

．
（5）在一个绝热的恒容密闭容器中，发生如下反应：E（g）+D（g）?A（g）+G（g）
①判断此反应达平衡的标志是

 

A、体系的压强不再发生变化；
B、混合气体的密度不变；
C、混合气体的平均相对分子质量不变；
D、各组分的物质的量浓度不再改变；
E、体系的温度不再发生变化．
②830k时若起始时C（E）=2mol/L，C（ D）=3mol/L．平衡时E的转化率为60%，则830k 时平衡常数K值为

 

．

Answer 1

考点：无机物的推断

专题：推断题

分析：A、B、C是三种常见短周期元素的单质，A与B反应生成D，常温下D为无色液体，D应为H₂O，G是一种常见的温室气体，应为CO₂，则A为H₂，B为O₂，C为碳，水、二氧化碳都与F反应生成氧气，则F为Na₂O₂，而碳与氧气反应生成E，E与氧气反应生成二氧化碳，故E为CO，据此解答．
（1）CO₂分子中碳原子与氧原子之间形成2对共用电子对；
（2）单质X和B或D均能反应生成黑色磁性固体Y，则X为Fe，Y为四氧化三铁；
（3）Z和B的组成元素相同，Z分子中各原子最外层电子数之和为18，则Z应为O₃，与KI反应生成O₂和I₂；
（4）根据甲醇、氢气的燃烧热，书写其燃烧的热化学方程式，再根据盖斯定律写出二氧化碳与氢气合成甲醇与水的热化学方程式，标注物质聚集状态和对应反应的焓变；
CH₃OH与氧气可组成如图乙的燃料电池，负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，酸性条件下生成二氧化碳与氢原子；
（5）①反应到达平衡时，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些物理量不再变化，应选择变化的物理量，当该物理量由变化到不变化，说明到达平衡，不能选择始终不变的物理量；
②根据三段式计算平衡时各组成的浓度，代入平衡常数k=

c(H2)×c(CO2)

c(CO)×c(H2O)

计算．

解答： 解：A、B、C是三种常见短周期元素的单质，A与B反应生成D，常温下D为无色液体，D应为H₂O，G是一种常见的温室气体，应为CO₂，则A为H₂，B为O₂，C为碳，水、二氧化碳都与F反应生成氧气，则F为Na₂O₂，而碳与氧气反应生成E，E与氧气反应生成二氧化碳，故E为CO，
（1）G为CO₂，电子式是，故答案为：；
（2）单质X和氧气或水均能反应生成黑色晶体Y，则X为Fe，Y为Fe₃O₄，Fe与水生成四氧化三铁的化学方程式是：3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂，故答案为：Fe₃O₄；
（3）Z和B的组成元素相同，Z分子中各原子最外层电子数之和为18，则Z应为O₃，与KI反应生成O₂和I₂，反应的离子方程式为O₃+2H⁺+2I^-=O₂+I₂+H₂O，故答案为：O₃+2H⁺+2I^-=O₂+I₂+H₂O；
（4）甲醇的燃烧热△H=-726.5kJ?mol^-1，可得甲醇燃烧的热化学方程式：①CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5 kJ?mol^-1，
氢气的燃烧热△H=-285.8kJ?mol^-1，可得氢气燃烧的热化学方程式：②H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8 kJ?mol^-1，
根据盖斯定律，②×3-①得：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（1）△H=-130.9kJ/mol，
CH₃OH与氧气可组成如图乙的燃料电池，负极发生氧化反应，甲醇在负极失去电子，酸性条件下生成二氧化碳与氢原子，负极电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（1）△H=-130.9kJ/mol；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（5）在一个绝热的恒容密闭容器中，发生如下反应：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），
①A、反应气体气体体积不变，反应过程之后压强始终不变，体系的压强不再发生变化不能判断反应到达平衡，故A错误；
B、混合气体总质量不变，体积不变，则混合气体的密度始终不变，不能判断反应到达平衡，故B错误；
C、混合气体总质量不变，总物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能判断反应到达平衡，故C错误；
D、各组分的物质的量浓度不再改变，说明反应到达平衡，故D正确；
E、反应具有热效应，体系的温度不再发生变化，说明反应到达平衡，故E正确，
故答案为：DE；
②830k时若起始时C（CO）=2mol/L，C（ H₂O）=3mol/L．平衡时E的转化率为60%，E的浓度变化量为1.2mol．L，
            CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g）
开始（mol/L）：2     3        0      0
变化（mol/L）：1.2  1.2       1.2    1.2
平衡（mol/L）：0.8  1.8       1.2    1.2
则830k 时平衡常数K=

1.2×1.2

0.8×1.8

=1，
故答案为：1．

点评：本题以考查无机物推断为载体，考查电子式、热化学方程式、原电池电极反应式、平衡状态的判断、平衡常数计算，题目综合较大，需要学生晶胞扎实的基础，注意平衡状态的判断应选择变化的物理量，当该物理量由变化到不变化，说明到达平衡，不能选择始终不变的物理量，难度中等．