Question

(18分)碱金属元素的单质及其化合物被广泛应用于生产、生活中。

②一定量的Na在足量O₂中充分燃烧，参加反应的O₂体积为5.6 L(标准状况)，则该反应过程中转移电子的数目为_________。
（2）金属锂广泛应用于化学电源制造，锂水电池就是其中的一种产品。该电池以金属锂和 钢板为电极材料，以LiOH为电解质，加入水即可放电。
总反应为：2Li+2H₂O₌2LiOH+H₂↑
①锂水电池放电时，向_________极移动。
②写出该电池放电时正极的电极反应式：_________________。
③电解熔融LiCl可以制备金属Li。但LiC1熔点在873 K以上，高温下电解，金属Li产量极低。经过科学家不断研究，发现电解LiCl—KCl的熔盐混合物可以在较低温度下生成金属Li。
你认为，熔盐混合物中KCl的作用是_________________________________________。
写出电解该熔盐混合物过程中阳极的电极反应式：______________________________。
（3）最新研究表明，金属钾可作工业上天然气高温重整的催化剂，有关反应为：
。一定温度下，向2 L容积不变的密闭容器中充入4 mol 和6 mo1 H₂O(g)发生反应，10 min时，反应达到平衡状态，测得CH₄(g)和H₂(g)的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

①0～10 min内用(CO)表示的化学反应速率为_________。
②下列叙述中，能够证明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a．生成3 molH-H键的同时有4 molC-H键断裂
b．其他条件不变时，反应体系的压强保持不变
c．反应混合气体的质量保持不变
d．
③此温度下，该反应的化学平衡常数K=_________mo1²·L^-2。

Answer 1

（18分）
（1）①—317（2分）②3.01×10²⁵或0.5N_A（2分）
（2）①负（2分）②2H₂O+2e?=2OH?+H₂↑（2分）③降低LiCl的熔点（2分）；2Cl?-2e?=Cl₂↑（2分）
（3）①0.1mol?L^-1?min^-1（2分）②b（2分）③13.5（2分）

解析试题分析：（1）①根据盖斯定律，?H=2?H₁—?H₂=—317kJ?mol?¹
②Na在足量O₂中充分燃烧，生成Na₂O₂，参加反应的O₂体积为5.6 L(标准状况)，物质的量为0.25mol，则该反应过程中转移电子的物质的量为0.5mol，则数目为3.01×10²⁵或0.5N_A。
（2）①原电池内部电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向阴极移动，所以OH?向阴极移动。
②以LiOH为电解质，加入水即可放电，所以电池放电时正极反应为：2H₂O+2e?=2OH?+H₂↑
③电解时LiCl为熔融态，电解LiCl—KCl的熔盐混合物可以在较低温度下生成金属Li，所以熔盐混合物中KCl的作用是降低LiCl的熔点；阳极Cl?失电子生成Cl₂，电极方程式为：2Cl?-2e?=Cl₂↑
（3）①v（CO）=v（CH₄）=（4mol-2mol）÷2L÷10min=0.1mol?L^-1?min^-1。
②a、生成3 molH-H键，说明生成了3mol H₂，同时有4 molC-H键断裂，说明1mol CH₄反应，都是正反应，错误；b、反应容器恒容，反应前后气体系数不相等，其他条件不变时，反应体系的压强保持不变，证明该反应已达到平衡状态，正确；c、反应物均为气体，根据质量守恒定律，不论反应是否平衡，气体的质量不变，错误；d、H₂O与H₂的浓度之比与反应是否平衡无关，错误。
③根据图像可得平衡时，c(CO)=1mol?L?¹，c(H₂)=3mol?L?¹，c(CH₄)=1mol?L?¹，c(H₂O)=2mol?L?¹，则平衡常数K=33×1÷（1×2）mo1²·L^-2=13.5mo1²·L^-2。
考点：本题考查盖斯定律、氧化还原反应原理、原电池与电解池原理、反应速率、化学平衡的判断及计算。