Question

【題目】Ⅰ．在1.0 L密閉容器中放入0.10molA(g)，在一定溫度進(jìn)行如下反應(yīng)：A(g)2B(g)＋C(g)+D(s) △H= +85.1kJ·mol-1，容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(P)與起始壓強(qiáng)P0的比值隨反應(yīng)時間(t)數(shù)據(jù)見下表：

時間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

回答下列問題：

（1）下列能提高A的轉(zhuǎn)化率的是____。

A 升高溫度 B 體系中通入A氣體

C 將D的濃度減小 D 通入稀有氣體He，使體系壓強(qiáng)增大到原來的5倍

E 若體系中的C為HCl，其它物質(zhì)均難溶于水，滴入少許水

（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=___；前2小時C的反應(yīng)速率是____；計算平衡時A的轉(zhuǎn)化率_____。

（3）若將容器改為恒壓容器，改變條件，使反應(yīng)達(dá)到與上述相同的轉(zhuǎn)化率，則達(dá)到平衡時B濃度為____。（保留兩位有效數(shù)字）

Ⅱ．鋰的化合物用途廣泛。Li3N是非常有前途的儲氫材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作為電池的正極材料。請回答下列問題：

（4）氮化鋰在氫氣中加熱時可得到氨基鋰（LiNH2），其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，在270℃時，該反應(yīng)可逆向發(fā)生放出H2，因而氮化鋰可作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的____%（精確到0.1%）。

（5）將Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均勻混合，在800℃的氬氣中燒結(jié)6小時制得Li2FeSiO4，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______。

（6）磷酸亞鐵鋰電池穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好，該電池在充放電過程中，發(fā)生LiFePO4與Li1-xFePO4之間的轉(zhuǎn)化，電池放電時負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為LiXC6-xe- =xLi++6C，寫出電池放電時的化學(xué)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】

本小題考查的是化學(xué)平衡常數(shù)的含義，化學(xué)平衡的影響因素。

（1）使化學(xué)平衡正向進(jìn)行的因素（但是不能加入物質(zhì)本身）均可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；

（2）化學(xué)平衡常數(shù)K為平衡時生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積之比，固體或純液體不在公式中；化學(xué)反應(yīng)速率v=；根據(jù)三段式計算化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率；

（3）據(jù)體積之比等于物質(zhì)的量之比，可求出反應(yīng)后氣體體積和物質(zhì)的量；

（4）根據(jù)氧化還原反應(yīng)中化合價升高被氧化判斷出氧化產(chǎn)物；根據(jù)反應(yīng)方程式中反應(yīng)物氫氣與氮化鋰的質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行計算；

（5）反應(yīng)物為Li2CO3、FeC2O42H2O和SiO2粉末，生成物為Li2FeSiO4，再根據(jù)質(zhì)量守恒定律、化合價升降相等可知，反應(yīng)產(chǎn)物中含有一氧化碳、二氧化碳和水生成，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；

（6）根據(jù)磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發(fā)生LiFePO4與Li1-xFePO4之間的轉(zhuǎn)化及電池放電時負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)寫出電池放電時反應(yīng)的化學(xué)方程式。據(jù)此解答。

(1)A(g)2B(g)+C(g)+D(s)△H=+85.1kJmol1，D為固體，為反應(yīng)前后氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，

A. 升高溫度，平衡正向移動，所以A的轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；

B. 體系中通入A氣體，相當(dāng)于增大體系壓強(qiáng)，平衡逆向進(jìn)行A的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；

C. 通入稀有氣體He，使體系壓強(qiáng)增大到原來的5倍，總壓增大分壓不變，平衡不變，A的轉(zhuǎn)化率不變，故C錯誤；

D. 將D（固體）的濃度減小，不會引起平衡的移動，A的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤；

E. 若體系中的C為HCl，其它物質(zhì)均難溶于水，滴入少許水，氯化氫易溶于水導(dǎo)致濃度減少，平衡正向進(jìn)行，A的轉(zhuǎn)化率增大，故E正確。故選AE。

(2)A(g)2B(g)+C(g)+D(s)，平衡常數(shù)K=c2(B)×c(C)/c(A)，設(shè)A消耗物質(zhì)的量為x，

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

起始量(mol) 0.10 0 0

變化量(mol) x 2x x

2小時量(mol)0.10x 2x x

壓強(qiáng)之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比，(0.10x+2x+x)/0.10=1.80

x=0.04mol

前2小時C的反應(yīng)速率=0.04mol/1.0L/2h=0.02 mol/( Lh)。

容器內(nèi)氣體總壓強(qiáng)(P)與起始壓強(qiáng)P0的比值在20h后不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時氣體壓強(qiáng)之比為

A(g) 2B(g)+C(g)+D(s)，

起始量(mol) 0.10 0 0

變化量(mol) y 2y y

2小時量(mol)0.10y 2y y

壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，

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

y=0.07mol

平衡時A的轉(zhuǎn)化率=0.07mol/0.1mol×100%=70%。本小題答案為： ；0.02mol·L-1·h-1； 70%。

(3) 反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量為：0.1-0.07+2×0.07+0.07=0.24mol，相同壓強(qiáng)下，氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)后氣體體積為：0.24mol/0.1mol，V=2.4L，所以B的濃度為0.14mol/2.4L=0.058mol/L。本小題答案為：0.058mol/L。

(4)反應(yīng)Li3N+2H2LiNH2+2LiH，中，鋰元素、N元素化合價不變，氫氣化合價由0變成+1價的LiNH2，化合價升高被氧化，所以氧化產(chǎn)物為LiNH2；該反應(yīng)中，反應(yīng)掉2mol氫氣，同時消耗1mol氮化鋰，所以儲存氫氣最多可達(dá)Li3N質(zhì)量的：4/35×100%≈11.4%。本小題答案為：LiNH2；11.4。

(5) 將Li2CO3、FeC2O42H2O和SiO2粉末均勻混合，在800℃的氬氣中燒結(jié)6小時制得Li2FeSiO4，根據(jù)質(zhì)量守恒、化合價升降相等可以判斷，反應(yīng)產(chǎn)物還會有一氧化碳、二氧化碳和水生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Li2CO3+FeC2O42H2O+SiO2Li2FeSiO4+CO↑+CO2↑+2H2O。本小題答案為：Li2CO3+FeC2O42H2O+SiO2Li2FeSiO4+CO↑+2CO2↑+2H2O。

(6) 磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發(fā)生LiFePO4與Li1-xFePO4之間的轉(zhuǎn)化，其中LiFePO4→Li1-xFePO4的轉(zhuǎn)化化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，而電池放電時負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為：LixC6-xe-═xLi++6C，該反應(yīng)為氧化反應(yīng)，所以反應(yīng)轉(zhuǎn)化應(yīng)該為：LiFePO4→Li1-xFePO4，所以電池放電時反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。本小題答案為：Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。