Question

9．氫是一種重要的非金屬元素．氫的單質(zhì)及其化合物在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛而重要的作用．
（1）NaH是一種生氫劑，能與水反應放出H₂．NaH的電子式為，NaH與H₂O反應的化學方程式為NaH+H₂O═NaOH+H₂↑．
（2）N₂、O₂和H₂相互之間可以發(fā)生化合反應，已知反應的熱化學方程式如下：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+80.5kJ•mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1；
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
則4NH_3（g）+5O_2（g）=4NO_（g）+6H₂O_（g）△H=-1105kJ/mol．
（3）在一定條件下，用H₂將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反應如下：CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
①該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{H}_{4}）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{4}（{H}_{2}）}$．
②向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，達到平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為CO₂ 0.4mol，H₂ 1.6mol，CH₄ 1.6mol，H₂O 3.2mol．則CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為80%．若在200℃時該反應的平衡常數(shù)K=64.8，則該反應的△H＜0（填“＞’’或“＜”）．
（4）某研究小組以H₂與CaCl₂制備某種鈣的化合物．已知反應只生成甲、乙兩種化合物．對產(chǎn)物分析發(fā)現(xiàn)：化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分數(shù)分別為52.29%、46.41%，化合物乙的水溶液顯酸性．請回答下列問題：（相對原子質(zhì)量Ca：40，Cl：35.5，H：1）
①甲的化學式為CaHCl．
②乙的濃溶液與酸性高錳酸鉀反應可得Cl₂，其反應的離子方程式為2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺═2Mn²⁺+5Cl₂+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）NaH是鈉離子和氫陰離子構(gòu)成的離子化合物，據(jù)此書寫電子式，NaH與H₂O反應是氫元素間發(fā)生的歸中反應生成氫氣；
（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+80.5kJ•mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1；
③N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
根據(jù)蓋斯定律，②×3+①×2-③×2可得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）；
（3）①平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$；
②依據(jù)化學平衡三段式列式計算，轉(zhuǎn)化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，計算此溫度時的平衡常數(shù)，和在200℃時該反應的平衡常數(shù)K=64.8比較判斷平衡進行的方向得到反應的能量變化；
（4）①化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分數(shù)分別為52.29%、46.41%，還有一種元素，根據(jù)反應中元素守恒知，另一種元素為氫元素，則其鈣原子、氯原子和氫原子個數(shù)之比=$\frac{52.29%}{40}$：$\frac{46.41%}{35.5}$：$\frac{1-52.29%-46.41%}{1}$=1：1：1，甲的化學式為CaHCl；
②化合物乙的水溶液顯酸性，則為氯化氫，在高錳酸鉀溶液中被氧化為氯氣，高錳酸鉀被還原為錳離子，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平書寫離子方程式．

解答 解：（1）NaH是鈉離子和氫陰離子構(gòu)成的離子化合物，據(jù)此書寫電子式為：，NaH與H₂O反應是氫元素間發(fā)生的歸中反應生成氫氣，反應的化學方程式為：NaH+H₂O═NaOH+H₂↑，
故答案為：；NaH+H₂O═NaOH+H₂↑；
（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+80.5kJ•mol^-1；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1；
③N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1．
根據(jù)蓋斯定律，②×3+①×2-③×2可得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-1105kJ/mol，
故答案為：-1105kJ/mol；
（3）①CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{H}_{4}）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{4}（{H}_{2}）}$，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{4}）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）{c}^{4}（{H}_{2}）}$；
②向一容積為2L的恒容密閉容器中充人一定量的CO₂和H₂，在300℃時發(fā)生上述反應，達到平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為CO₂ 0.4mol，H₂ 1.6mol，CH₄ 1.6mol，H₂O 3.2mol．依據(jù)化學三行計算得到：
              CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）
起始量（mol/L） 1        4        0       0
變化量（mol/L）0.8      3.2       0.8      1.6
平衡量（mol/L） 0.2     0.8       0.8      1.6
則CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.8mol/L}{1mol/L}$×100%=80%
在300℃時平衡常數(shù)K=$\frac{1．{6}^{2}×0.8}{0.2×0．{8}^{4}}$=25
若在200℃時該反應的平衡常數(shù)K=64.8＞25，則升溫平衡常數(shù)減小，說明平衡正反應為放熱反應，則該反應的△H＜0，
故答案為：80%，＜；
（4）①化合物甲的組成中鈣、氯元素的質(zhì)量分數(shù)分別為52.29%、46.41%，還有一種元素，根據(jù)反應中元素守恒知，另一種元素為氫元素，則其鈣原子、氯原子和氫原子個數(shù)之比=$\frac{52.29%}{40}$：$\frac{46.41%}{35.5}$：$\frac{1-52.29%-46.41%}{1}$=1：1：1，甲的化學式為CaHCl，化合物乙的水溶液顯酸性，則為氯化氫，
故答案為：CaHCl；   
②化合物乙的水溶液顯酸性，則為氯化氫，與酸性高錳酸鉀反應可得Cl₂，反應的離子方程式為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺═2Mn²⁺+5Cl₂+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺═2Mn²⁺+5Cl₂+8H₂O．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律計算應用、化學平衡常數(shù)計算、物質(zhì)間的反應和性質(zhì)、物質(zhì)組成的計算判斷等，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關鍵，性質(zhì)決定用途，注意甲不僅含有氯元素、鈣元素還有氫元素，為易錯點，題目難度中等