Question

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

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，使體系壓強增大到原來的5倍

E 若體系中的C為HCl，其它物質均難溶于水，滴入少許水

（2）該反應的平衡常數表達式K=___；前2小時C的反應速率是____；計算平衡時A的轉化率_____。

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

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），其反應的化學方程式為：Li3N+2H2LiNH2+2LiH，在270℃時，該反應可逆向發生放出H2，因而氮化鋰可作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達Li3N質量的____%（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6小時制得Li2FeSiO4，寫出該反應的化學方程式______。

（6）磷酸亞鐵鋰電池穩定性高、安全、對環境友好，該電池在充放電過程中，發生LiFePO4與Li1-xFePO4之間的轉化，電池放電時負極發生的反應為LiXC6-xe- =xLi++6C，寫出電池放電時的化學方程式____。

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平衡常數的含義，化學平衡的影響因素。

（1）使化學平衡正向進行的因素（但是不能加入物質本身）均可以提高反應物的轉化率；

（2）化學平衡常數K為平衡時生成物濃度的化學計量數次冪的乘積與反應物濃度的化學計量數次冪的乘積之比，固體或純液體不在公式中；化學反應速率v=；根據三段式計算化學反應中物質的轉化率；

（3）據體積之比等于物質的量之比，可求出反應后氣體體積和物質的量；

（4）根據氧化還原反應中化合價升高被氧化判斷出氧化產物；根據反應方程式中反應物氫氣與氮化鋰的質量關系進行計算；

（5）反應物為Li2CO3、FeC2O42H2O和SiO2粉末，生成物為Li2FeSiO4，再根據質量守恒定律、化合價升降相等可知，反應產物中含有一氧化碳、二氧化碳和水生成，據此寫出反應的化學方程式；

（6）根據磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發生LiFePO4與Li1-xFePO4之間的轉化及電池放電時負極發生的反應寫出電池放電時反應的化學方程式。據此解答。

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

A. 升高溫度，平衡正向移動，所以A的轉化率增大，故A正確；

B. 體系中通入A氣體，相當于增大體系壓強，平衡逆向進行A的轉化率減小，故B錯誤；

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

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

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

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

壓強之比等于化學方程式計量數之比，(0.10x+2x+x)/0.10=1.80

x=0.04mol

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

容器內氣體總壓強(P)與起始壓強P0的比值在20h后不變說明反應達到平衡狀態，平衡時氣體壓強之比為

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

壓強之比等于氣體物質的量之比，

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

y=0.07mol

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

(3) 反應后氣體物質的量為：0.1-0.07+2×0.07+0.07=0.24mol，相同壓強下，氣體體積之比等于物質的量之比，反應后氣體體積為：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，所以氧化產物為LiNH2；該反應中，反應掉2mol氫氣，同時消耗1mol氮化鋰，所以儲存氫氣最多可達Li3N質量的：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6小時制得Li2FeSiO4，根據質量守恒、化合價升降相等可以判斷，反應產物還會有一氧化碳、二氧化碳和水生成，該反應的化學方程式為：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，發生LiFePO4與Li1-xFePO4之間的轉化，其中LiFePO4→Li1-xFePO4的轉化化合價降低，發生還原反應，而電池放電時負極發生的反應為：LixC6-xe-═xLi++6C，該反應為氧化反應，所以反應轉化應該為：LiFePO4→Li1-xFePO4，所以電池放電時反應的化學方程式為：Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。本小題答案為：Li1-xFePO4+LixC6=6C+LiFePO4。