Question

短周期元素A、B、C、D、E原子序数依次增大。A是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是自然界含量最多的元素，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W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        ；W的电子式        。
（2）已知：①2E → E－E；＝－a kJ·mol^-1 ② 2A → A－A；=－b kJ·mol^-1
③E＋A → A－E；=－c kJ·mol^-1
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）；＝－a KJ·mol^－1（a＞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 mol A2、1 mol BC	1 mol X	4 mol A2、2 mol BC
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	1	2	3

 
①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( A₂)为    。
②该温度下此反应的平衡常数K的值为          。
③下列现象能说明甲容器中的反应已经达到平衡状态的有            （填序号）。
A.内A₂、BC、X的物质的量之比为2：1：1
B.内气体的密度保持恒定
C.内A₂气体的体积分数保持恒定
D.2 V_正（A₂）=V_逆（BC）
④三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是      （填序号）。
A．α₁＋α₂＝1          B．Q₁＋Q₂＝a          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，将甲容器的体系体积压缩到1L，若在第8min达到新的平衡时A₂的总转化率为75%，请在上图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。

Answer 1

（1）离子键、共价键（1分）（1分）
（2）H₂（g）＋Cl₂（g）＝2HCl（g）；△H＝（a＋b－2c）kJ·mol^－1（2分）
（3）①0.125mol·L^－1·min^－1（2分）  ② 4（2分）  ③ C（2分）  ④ ABD（2分）
（4）（2分）

试题分析：A是周期表中原子半径最小的元素，即为H，B是形成化合物种类最多的元素，即为C
，C是自然界含量最多的元素，即为O，D是同周期中金属性最强的元素，即为Na，E的负一价离子与C的某种氢化物分子W含有相同的电子数，由于E的原子序数最大，则E即为Cl，因此W是双氧水。
（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、共价键；双氧水分子中含有极性键和非极性键，属于共价化合物，因此双氧水的电子式为。
（2）已知①Cl-Cl→2Cl；△H=+a kJ?mol^-1、②2H→H-H；△H=-b kJ?mol^-1、③Cl+H→HCl；△H=-c kJ?mol^-1，所以依据盖斯定律可知H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）可以是①-②+③×2得到的，因此反应的焓变△H＝－（2c-a-b）kJ/mol。
（3）①2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）
初始量：2           1                 0
变化量：1          0.5             0.5
平衡量：1         0.5              0.5
在该温度下，A₂的平均反应速率v（A₂）＝＝0.125 mol?L^-1?min^-1；
②化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此该温度下，反应2H₂（g）+CO（g）CH₃OH（g）的平衡常数K=＝4mol^-2?L²；
③在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，则A、平衡时各种物质的浓度或物质的量不再发生变化，但它们之间的物质的量不一定相等或满足某种关系，因此容器内A₂、BC、X的物质的量之比为2：1：1不能说明达到平衡状态，A不正确；B、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此容器内气体的密度保持恒定不能说明反应达到平衡状态，B不正确；C、容器内A₂气体的体积分数保持恒定可以说明反应达到平衡状态，C正确；D、2V_正（A₂）＝V_逆（BC）说明二者的反应速率方向是相反的，但不能满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，不能说明反应达到平衡状态，D不正确，答案选C。
④A、投料2molH₂、1molCO和1molCH₄O建立的平衡是等效的，只是建立的方向不一样，所以α₁+α₂=1，故A正确；B、料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，反应2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）是放热的，放出的热量应该是Q₁+Q₂=a，故B正确；C、当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，则压强会增大，导致化学平衡正向移动，移动的结果是反应物的转化率增大，即α₃＞α₁，故C错误；D、投料2molH₂、1molCO和1molCH₃OH建立的平衡是等效的，所以P₁=P₂，当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，则压强应是增大一倍，但是压强增大，导致化学平衡正向移动，移动的结果是压强比原来的2倍要小，即P₃＜2P₁=2P₂，故D正确；E、当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，能量变化数值理论上也应该是原来的2倍，但是压强引起化学平衡正向，而正向放热，结果使得Q₃＞2Q₁，故E错误。选ABD。
（4）将甲容器的体系体积压缩到1L，若在第8min 达到新的平衡时，则
2H₂（g）+CO（g）CH₄O（g）
初始量：2          1              0
变化量：1.5      0.75          0.75
平衡量：0.5      0.25          0.75
所以达到平衡时，甲醇的物质的量浓度是0.75mol/L，在第5min时，由于体积减半，所以甲醇的浓度应该加倍，即为0.25mol/L×2=0.5mol/L，所以5-8min内，甲醇的物质的量浓度从0.5mol/L升高到0.75mol/L，如图所示：
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