Question

【题目】Ⅰ．在1.0 L密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应：A(g)2B(g)＋C(g)+D(s) △H= +85.1kJ·mol-1，容器内气体总压强(P)与起始压强P0的比值随反应时间(t)数据见下表：

时间t/ h	0	1	2	4	8	16	20	25
	1.00	1.50	1.80	2.20	2.30	2.38	2.40	2.40

回答下列问题：

（1）下列能提高A的转化率的是____。

A 升高温度 B 体系中通入A气体

C 将D的浓度减小 D 通入稀有气体He，使体系压强增大到原来的5倍

E 若体系中的C为HCl，其它物质均难溶于水，滴入少许水

（2）该反应的平衡常数表达式K=___；前2小时C的反应速率是____；计算平衡时A的转化率_____。

（3）若将容器改为恒压容器，改变条件，使反应达到与上述相同的转化率，则达到平衡时B浓度为____。（保留两位有效数字）

Ⅱ．锂的化合物用途广泛。Li3N是非常有前途的储氢材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作为电池的正极材料。请回答下列问题：

（4）氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂（LiNH2），其反应的化学方程式为：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，在270℃时，该反应可逆向发生放出H2，因而氮化锂可作为储氢材料，储存氢气最多可达Li3N质量的____%（精确到0.1%）。

（5）将Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均匀混合，在800℃的氩气中烧结6小时制得Li2FeSiO4，写出该反应的化学方程式______。

（6）磷酸亚铁锂电池稳定性高、安全、对环境友好，该电池在充放电过程中，发生LiFePO4与Li1-xFePO4之间的转化，电池放电时负极发生的反应为LiXC6-xe- =xLi++6C，写出电池放电时的化学方程式____。

Answer 1

【答案】AE 0.02mol·L-1·h-1 70% 0.058mol·L-1 11.4 Li2CO3+FeC2O42H2O+SiO2Li2FeSiO4+CO↑+2CO2↑+2H2O Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4

【解析】

本小题考查的是化学平衡常数的含义，化学平衡的影响因素。

（1）使化学平衡正向进行的因素（但是不能加入物质本身）均可以提高反应物的转化率；

（2）化学平衡常数K为平衡时生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与反应物浓度的化学计量数次幂的乘积之比，固体或纯液体不在公式中；化学反应速率v=；根据三段式计算化学反应中物质的转化率；

（3）据体积之比等于物质的量之比，可求出反应后气体体积和物质的量；

（4）根据氧化还原反应中化合价升高被氧化判断出氧化产物；根据反应方程式中反应物氢气与氮化锂的质量关系进行计算；

（5）反应物为Li2CO3、FeC2O42H2O和SiO2粉末，生成物为Li2FeSiO4，再根据质量守恒定律、化合价升降相等可知，反应产物中含有一氧化碳、二氧化碳和水生成，据此写出反应的化学方程式；

（6）根据磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与Li1-xFePO4之间的转化及电池放电时负极发生的反应写出电池放电时反应的化学方程式。据此解答。

(1)A(g)2B(g)+C(g)+D(s)△H=+85.1kJmol1，D为固体，为反应前后气体体积增大的吸热反应，

A. 升高温度，平衡正向移动，所以A的转化率增大，故A正确；

B. 体系中通入A气体，相当于增大体系压强，平衡逆向进行A的转化率减小，故B错误；

C. 通入稀有气体He，使体系压强增大到原来的5倍，总压增大分压不变，平衡不变，A的转化率不变，故C错误；

D. 将D（固体）的浓度减小，不会引起平衡的移动，A的转化率不变，故D错误；

E. 若体系中的C为HCl，其它物质均难溶于水，滴入少许水，氯化氢易溶于水导致浓度减少，平衡正向进行，A的转化率增大，故E正确。故选AE。

(2)A(g)2B(g)+C(g)+D(s)，平衡常数K=c2(B)×c(C)/c(A)，设A消耗物质的量为x，

A(g) 2B(g)+C(g)+D(s)

起始量(mol) 0.10 0 0

变化量(mol) x 2x x

2小时量(mol)0.10x 2x x

压强之比等于化学方程式计量数之比，(0.10x+2x+x)/0.10=1.80

x=0.04mol

前2小时C的反应速率=0.04mol/1.0L/2h=0.02 mol/( Lh)。

容器内气体总压强(P)与起始压强P0的比值在20h后不变说明反应达到平衡状态，平衡时气体压强之比为

A(g) 2B(g)+C(g)+D(s)，

起始量(mol) 0.10 0 0

变化量(mol) y 2y y

2小时量(mol)0.10y 2y y

压强之比等于气体物质的量之比，

(0.10y+2y+y)/0.10=2.4

y=0.07mol

平衡时A的转化率=0.07mol/0.1mol×100%=70%。本小题答案为： ；0.02mol·L-1·h-1； 70%。

(3) 反应后气体物质的量为：0.1-0.07+2×0.07+0.07=0.24mol，相同压强下，气体体积之比等于物质的量之比，反应后气体体积为：0.24mol/0.1mol，V=2.4L，所以B的浓度为0.14mol/2.4L=0.058mol/L。本小题答案为：0.058mol/L。

(4)反应Li3N+2H2LiNH2+2LiH，中，锂元素、N元素化合价不变，氢气化合价由0变成+1价的LiNH2，化合价升高被氧化，所以氧化产物为LiNH2；该反应中，反应掉2mol氢气，同时消耗1mol氮化锂，所以储存氢气最多可达Li3N质量的：4/35×100%≈11.4%。本小题答案为：LiNH2；11.4。

(5) 将Li2CO3、FeC2O42H2O和SiO2粉末均匀混合，在800℃的氩气中烧结6小时制得Li2FeSiO4，根据质量守恒、化合价升降相等可以判断，反应产物还会有一氧化碳、二氧化碳和水生成，该反应的化学方程式为：Li2CO3+FeC2O42H2O+SiO2Li2FeSiO4+CO↑+CO2↑+2H2O。本小题答案为：Li2CO3+FeC2O42H2O+SiO2Li2FeSiO4+CO↑+2CO2↑+2H2O。

(6) 磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与Li1-xFePO4之间的转化，其中LiFePO4→Li1-xFePO4的转化化合价降低，发生还原反应，而电池放电时负极发生的反应为：LixC6-xe-═xLi++6C，该反应为氧化反应，所以反应转化应该为：LiFePO4→Li1-xFePO4，所以电池放电时反应的化学方程式为：Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。本小题答案为：Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。