Question

【题目】根据题目要求回答下列问题：

（1）某同学查阅资料并设计如下实验。

资料：AgSCN是白色沉淀，相同温度下，溶解度AgSCN＞AgI。

操作步骤	现象
步骤1：向2 mL 0.005 mol/L AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol/L KSCN溶液，静置	出现白色沉淀
步骤2：取1 mL上层清液于试管中，滴加1滴2 mol/L Fe(NO3)3溶液	溶液变为红色
步骤3：向步骤2的溶液中继续加入5滴3 mol/L AgNO3溶液	溶液浑浊、红色变浅
步骤4：向步骤1余下的浊液中加入5滴3 mol/L KI溶液	出现黄色沉淀

① 步骤3实验目的是_____________________________。

② 用化学平衡原理解释步骤4中的实验现象：___________________________。

（2）已知：

NH4Cl(s) ＝ NH3(g) + HCl(g) ΔH = +163.9 kJmol-1

HCl(g) + CH3OH(g) ＝ CH3Cl(g) + H2O(g) ΔH = -31.9 kJmol-1

①写出氯化铵和甲醇反应的热化学方程式____________________________，该反应在一定条件下能自发进行的原因是___________________________。

②由下图知，HCl和CH3OH的混合气体通过催化剂时的最佳流速在20 Lmin-1~30 Lmin-1之间。流速过快，会导致氯甲烷产率下降，原因是_________________________。流速过慢，会使副产物二甲醚增多，其反应为2CH3OH → CH3OCH3 + H2O，生产中常通入适量的水蒸气，该操作对制备CH3Cl的影响是___________________________。

（3）某高能锂离子电池充电时，总反应方程式为LiMn2O4=Li1－xMn2O4+xLi。则充电时阳极的电极反应方程式为______________________________________________。若电池的化学能转化为电能时的能量转化率为90%，则当消耗14 g锂时，电路中转移的电子数目为__________NA。

Answer 1

【答案】 证明AgSCN存在溶解沉淀平衡 AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，加入KI后，因为溶解度AgI＜AgSCN，故Ag＋与I－反应生成AgI黄色沉淀：Ag＋＋I－=AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移动 NH4Cl（s）+CH3OH（g）= NH3（g）+CH3Cl（g）+H2O（g）△H=+132kJmol-1 化学反应自发进行满足条件△G=△H-T△S＜0，该反应的△S＞0、△H＞0，适当提高反应温度△G可能小于0，能自发进行 流速过高反应物与催化剂的接触时间过短，原料利用率降低，导致产率降低 对主副反应有抑制作用，提高CH3Cl纯度的同时，也降低了其产率 LiMn2O4–xe-=Li1－xMn2O4 + xLi+ 1.8

【解析】（1）本题考查实验方案设计与评价，①步骤1中两者恰好完全反应，步骤2中滴加1滴Fe(NO3)3，说明溶液中含有SCN－，步骤3中继续滴加5滴AgNO3溶液，溶液变浑浊，证明AgSCN存在溶解沉淀平衡；②AgSCN为白色沉淀，AgI为黄色沉淀，浊液中加入KI溶液，出现黄色沉淀，说明Ksp(AgI)<Ksp(AgSCN)，原因是AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，加入KI后，因为溶解度AgI＜AgSCN，故Ag＋与I－反应生成AgI黄色沉淀：Ag＋＋I－=AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移动；（2）本题考查热化学反应方程式的计算、化学反应方向进行等知识，①NH4Cl(s) ＝ NH3(g) + HCl(g)①，HCl(g) + CH3OH(g) ＝ CH3Cl(g) + H2O(g)②，①＋②得出：NH4Cl（s）+CH3OH（g）= NH3（g）+CH3Cl（g）+H2O（g）△H=+132kJmol-1，根据反应方程式，△S>0，依据复合判据，△G=△H－T△S，自发进行，△G<0，△H>0，△S>0，自发进行，应在高温下进行；②流速过高反应物与催化剂的接触时间过短，原料利用率降低，导致产率降低；通入适量的水蒸气，对2CH3OH → CH3OCH3 + H2O和NH4Cl（s）+CH3OH（g）= NH3（g）+CH3Cl（g）+H2O（g）都起到抑制，提高CH3Cl纯度的同时，也降低了其产率；（3）本题考查电极反应式的书写和电化学计算，充电时，阳极上失去电子，氧化反应，阳极反应式为LiMn2O4–xe-=Li1－xMn2O4 + xLi+；14gLi被消耗，Li失去电子物质的量为14/7mol=2mol，电池的化学能转化为电能时能量转化率为90%，则整个电路中转移电子物质的量2×90%mol=1.8mol，即个数为1.8NA。