Question

【題目】根據(jù)題目要求回答下列問題：

（1）某同學(xué)查閱資料并設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。

資料：AgSCN是白色沉淀，相同溫度下，溶解度AgSCN＞AgI。

操作步驟	現(xiàn)象
步驟1：向2 mL 0.005 mol/L AgNO3溶液中加入2 mL 0.005 mol/L KSCN溶液，靜置	出現(xiàn)白色沉淀
步驟2：取1 mL上層清液于試管中，滴加1滴2 mol/L Fe(NO3)3溶液	溶液變?yōu)榧t色
步驟3：向步驟2的溶液中繼續(xù)加入5滴3 mol/L AgNO3溶液	溶液渾濁、紅色變淺
步驟4：向步驟1余下的濁液中加入5滴3 mol/L KI溶液	出現(xiàn)黃色沉淀

① 步驟3實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?/span>_____________________________。

② 用化學(xué)平衡原理解釋步驟4中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：___________________________。

（2）已知：

NH4Cl(s) ＝ NH3(g) + HCl(g) ΔH = +163.9 kJmol-1

HCl(g) + CH3OH(g) ＝ CH3Cl(g) + H2O(g) ΔH = -31.9 kJmol-1

①寫出氯化銨和甲醇反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____________________________，該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行的原因是___________________________。

②由下圖知，HCl和CH3OH的混合氣體通過催化劑時(shí)的最佳流速在20 Lmin-1~30 Lmin-1之間。流速過快，會(huì)導(dǎo)致氯甲烷產(chǎn)率下降，原因是_________________________。流速過慢，會(huì)使副產(chǎn)物二甲醚增多，其反應(yīng)為2CH3OH → CH3OCH3 + H2O，生產(chǎn)中常通入適量的水蒸氣，該操作對(duì)制備CH3Cl的影響是___________________________。

（3）某高能鋰離子電池充電時(shí)，總反應(yīng)方程式為LiMn2O4=Li1－xMn2O4+xLi。則充電時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式為______________________________________________。若電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)的能量轉(zhuǎn)化率為90%，則當(dāng)消耗14 g鋰時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為__________NA。

Answer 1

【答案】 證明AgSCN存在溶解沉淀平衡 AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，加入KI后，因?yàn)槿芙舛?/span>AgI＜AgSCN，故Ag＋與I－反應(yīng)生成AgI黃色沉淀：Ag＋＋I－=AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移動(dòng) NH4Cl（s）+CH3OH（g）= NH3（g）+CH3Cl（g）+H2O（g）△H=+132kJmol-1 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行滿足條件△G=△H-T△S＜0，該反應(yīng)的△S＞0、△H＞0，適當(dāng)提高反應(yīng)溫度△G可能小于0，能自發(fā)進(jìn)行 流速過高反應(yīng)物與催化劑的接觸時(shí)間過短，原料利用率降低，導(dǎo)致產(chǎn)率降低 對(duì)主副反應(yīng)有抑制作用，提高CH3Cl純度的同時(shí)，也降低了其產(chǎn)率 LiMn2O4–xe-=Li1－xMn2O4 + xLi+ 1.8

【解析】（1）本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，①步驟1中兩者恰好完全反應(yīng)，步驟2中滴加1滴Fe(NO3)3，說明溶液中含有SCN－，步驟3中繼續(xù)滴加5滴AgNO3溶液，溶液變渾濁，證明AgSCN存在溶解沉淀平衡；②AgSCN為白色沉淀，AgI為黃色沉淀，濁液中加入KI溶液，出現(xiàn)黃色沉淀，說明Ksp(AgI)<Ksp(AgSCN)，原因是AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，加入KI后，因?yàn)槿芙舛?/span>AgI＜AgSCN，故Ag＋與I－反應(yīng)生成AgI黃色沉淀：Ag＋＋I－=AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移動(dòng)；（2）本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)方向進(jìn)行等知識(shí)，①NH4Cl(s) ＝ NH3(g) + HCl(g)①，HCl(g) + CH3OH(g) ＝ CH3Cl(g) + H2O(g)②，①＋②得出：NH4Cl（s）+CH3OH（g）= NH3（g）+CH3Cl（g）+H2O（g）△H=+132kJmol-1，根據(jù)反應(yīng)方程式，△S>0，依據(jù)復(fù)合判據(jù)，△G=△H－T△S，自發(fā)進(jìn)行，△G<0，△H>0，△S>0，自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)在高溫下進(jìn)行；②流速過高反應(yīng)物與催化劑的接觸時(shí)間過短，原料利用率降低，導(dǎo)致產(chǎn)率降低；通入適量的水蒸氣，對(duì)2CH3OH → CH3OCH3 + H2O和NH4Cl（s）+CH3OH（g）= NH3（g）+CH3Cl（g）+H2O（g）都起到抑制，提高CH3Cl純度的同時(shí)，也降低了其產(chǎn)率；（3）本題考查電極反應(yīng)式的書寫和電化學(xué)計(jì)算，充電時(shí)，陽(yáng)極上失去電子，氧化反應(yīng)，陽(yáng)極反應(yīng)式為LiMn2O4–xe-=Li1－xMn2O4 + xLi+；14gLi被消耗，Li失去電子物質(zhì)的量為14/7mol=2mol，電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)能量轉(zhuǎn)化率為90%，則整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量2×90%mol=1.8mol，即個(gè)數(shù)為1.8NA。