Question

【題目】碳、氮廣泛分布在自然界中，碳、氮的化合物性能優良，在工業生產和科技領域有重要用途。

（1）氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料，它可由SiO2與過量焦炭在1300～1700oC的氮氣流中反應制得：3SiO2(s) + 6C(s) + 2N2(g)Si3N4(s) + 6CO(g) ΔH＝－1591.2 kJ/mol則該反應每轉移1mol e－，可放出的熱量為________

（2）高溫時，用CO還原MgSO4可制備高純MgO

①750℃時，測得氣體中含等物質的量的SO2和SO3，此時反應的化學方程式是：____________

②由MgO制成的Mg可構成“鎂—次氯酸鹽”電池，其裝置示意圖如圖，該電池的正極反應式為____________

（3）某研究小組將三組CO(g)與H2O(g)的混合氣體分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，一定條件下發生反應：CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)，得到如下數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達平衡所需時間/min
		CO	H2O	CO	H2
1	650	2	4	0.5	1.5	5
2	900	1	2	0.5	0.5	—

①實驗Ⅰ中，前5min的反應速率v(CO2)＝___________

②下列能判斷實驗Ⅱ已經達到平衡狀態的是（填寫選項序號）__________

a．容器內CO、H2O、CO2、H2的濃度不再變化

b．容器內壓強不再變化

c．混合氣體的密度保持不變

d．v正(CO)＝v逆(CO2)

e．容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化

③若實驗Ⅲ的容器是絕熱的密閉容器，實驗測得H2O(g)的轉化率H2O%隨時間變化的示意圖如下圖所示，b點v正_______v逆（填“＜”、“＝”或“＞”），t3～t4時刻，H2O(g)的轉化率H2O%降低的原因是______________________

Answer 1

【答案】132.6kJ 2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 + CO2 + SO3 ClO- + 2e- + H2O = Cl- + 2OH- 0.15 mol/(L·min) a d ＞ 該反應達到平衡后，因反應為放熱反應且反應容器為絕熱容器，故容器內溫度升高，反應逆向進行

【解析】

根據題目信息寫出生成物，根據質量守恒配平；由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO-、H2O反應生成Cl-與Mg（OH）2；根據勒夏特列原理分析平衡的移動方向。

（1）根據方程式3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g）Si3N4（s）+6CO（g）△H=-1591.2kJ/mol，由碳元素化合價變化情況可知每轉移12mol電子，放出1591.2kJ熱量，所以每轉移1mole-，可放出的熱量為132.6kJ，故答案為：132.6kJ；
（2）①用CO還原MgSO4可得到MgO、CO2、SO2和SO3，方程式為2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 + CO2 + SO3，故答案為：2MgSO4 + CO 2MgO + SO2 + CO2 + SO3；

②由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO-、H2O反應生成Cl-與Mg（OH）2，該電池反應的總反應方程式為Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg（OH）2，正極電極反應是ClO-離子得到電子發生還原反應，電極反應為：ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-，故答案為：ClO-+2e-+H2O=Cl-+2OH-；

（3） ① v(CO 2 ) ＝ v(H 2 ) ＝ 1．5mol÷2L÷ 5min＝0．15mol · L -1 · min -1；

②a．容器內CO、H2O、CO2、H2的濃度不再變化，說明反應處于平衡狀態，故a正確；
b．恒溫、恒容條件下，氣體的總物質的量始終不變，壓強始終不變，故b錯誤；
c．恒容條件下，反應物和產物都是氣體，密度始終不變，故c錯誤；

d．v正（CO）=υ逆（CO2），轉化成CO2的正、逆反應速率相等，故d正確；

e．該反應氣體的物質的量不變，氣體的質量也不變，所以反應過程中氣體的平均相對分子質量不變，故e錯誤，故選a、d。

③c點到達平衡，而b點未達到平衡，正反應速率減小，逆反應速率增大至相等，故b點v正>v逆；，因反應為放熱反應且反應容器為絕熱容器，故容器內溫度升高，反應逆向進行使H2O(g)的轉化率降低，故答案為：>；該反應達到平衡后，因反應為放熱反應且反應容器為絕熱容器，故容器內溫度升高，反應逆向進行。