Question

【題目】在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，除稀有氣體外，非金屬元素只有十多種，但與生產(chǎn)生活有密切的聯(lián)系。

（1）短周期中可以做半導(dǎo)體材料的元素的最高價氧化物與燒堿溶液反應(yīng)的離子方程式是：__________；

（2）為了提高煤的利用率，常將其氣化或液化，其中一種液化是將氣化得到的氫氣和一氧化碳在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為甲醇，寫出該化學(xué)反應(yīng)方程式為____________；

（3）氮是動植物生長不可缺少的元素，合成氨的反應(yīng)對人類解決糧食問題貢獻巨大，反應(yīng)如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。

①合成氨的反應(yīng)中的能量變化如圖所示。該反應(yīng)是________反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。

②在一定條件下，將2.5mol N2和7.5mol H2的混合氣體充入體積為2L的固定閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2（g）+ 3H2(g) 2NH3(g)，5分鐘末時達到平衡，測得容器內(nèi)的壓強是開始時的0.9倍，則5分鐘內(nèi)用氨氣表示該反應(yīng)的平均化學(xué)反應(yīng)速率為：V(NH3)=____________；氫氣達到平衡時的轉(zhuǎn)化率是_____________（保留小數(shù)點后一位）；

（4）美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構(gòu)造如圖所示：

A，B兩個電極均由多孔的碳塊組成。該電池的正極反應(yīng)式為：________________；若將上述裝置中的氫氣換成甲烷，其余都不改變，對應(yīng)裝置的負極反應(yīng)方程式為_________________。

Answer 1

【答案】SiO2+2OH- ＝SiO32-+H2O CO+2H2CH3OH 放熱 0.1mol·L-1·min-1 20.0% O2 +4e-+2H2O＝4OH- CH4–8e-+10OH-＝CO32-+7H2O

【解析】

（1）短周期中可以做半導(dǎo)體材料的元素為Si元素，Si元素的最高價氧化物為酸性氧化物SiO2；

（2）煤的液化是將氣化得到的氫氣和一氧化碳在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為甲醇；

（3）①反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量的反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

②由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式計算反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率；

（4）由題給燃料電池示意圖可知，通入氫氣或甲烷的一極負極，通入氧氣的一極為正極。

（1）短周期中可以做半導(dǎo)體材料的元素為Si元素，Si元素的最高價氧化物為酸性氧化物SiO2，SiO2與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為SiO2+2OH- ＝SiO32-+H2O，故答案為：SiO2+2OH- ＝SiO32-+H2O；

（2）煤的液化是將氣化得到的氫氣和一氧化碳在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為甲醇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+2H2CH3OH，故答案為：CO+2H2CH3OH；

（3）①由合成氨的反應(yīng)中的能量變化示意圖可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，說明合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：放熱反應(yīng)；

②設(shè)反應(yīng)消耗N2的物質(zhì)的量為xmol，由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式：

N2（g）+ 3H2(g) 2NH3(g)

起（mol） 2.5 7.5 0

變（mol） x 3x 2x

平（mol）2.5—x 7.5—3x 2x

由=可得=，解得x=0.5，則V(NH3)=== 0.1mol·L-1·min-1，氫氣達到平衡時的轉(zhuǎn)化率為×100%=×100%=20%，故答案為：0.1mol·L-1·min-1；20%；

（4）由題給燃料電池示意圖可知，通入氫氣的一極負極，氫氣在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H2–2e-+2OH-＝2H2O，通入氧氣的一極為正極，氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為O2 +4e-+2H2O＝4OH-；若將氫氣換成甲烷，甲烷在負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根，電極反應(yīng)式為CH4–8e-+10OH-＝CO32-+7H2O，故答案為：O2 +4e-+2H2O＝4OH-；CH4–8e-+10OH-＝CO32-+7H2O。