Question

短周期元素A、B、C、D、E原子序数依次增大。A是周期表中原子半径最小的元素，B原子的价电子数等于该元素最低化合价的绝对值，C与D能形成D₂C和D₂C₂两种化合物，而D是同周期中金属性最强的元素，E的负一价离子与C和A形成的某种化合物分子含有相同的电子数。

（1）A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为_______________。

（2）已知：①E－E→2E·；△H＝＋a kJ·mol^-1 

② 2A·→A－A；△H=－b kJ·mol^-1 

③E·＋A·→A－E；△H=－c kJ·mol^-1（“·”表示形成共价键所提供的电子） 

写出298K时，A₂与E₂反应的热化学方程式____________________________________。

（3）在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2A₂（g）＋BC（g）X（g）；△H＝－dJ·mol^－1（d＞0，X为A、B、C三种元素组成的一种化合物）。初始投料与各容器达到平衡时的有关数据如下：

实验	甲	乙	丙
初始投料	2 molA2、1 molBC	1 molX	4 molA2、2 molBC
平衡时n（X）	0.5mol	n2	n3
反应的能量变化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ
体系的压强	P1	P2	P3
反应物的转化率	α1	α2	α3

①在该温度下，假设甲容器从反应开始到平衡所需时间为4 min，则该时间段内A₂的平均反应速率v(A₂)________。

②该温度下此反应的平衡常数K的值为___________。

③三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是_______（填序号）。

A．α₁＋α₂＝1     B．Q₁＋Q₂＝d        C．α₃＜α₁            

D．P₃＜2P₁＝2P₂       E．n₂＜n₃＜1.0mol     F．Q₃＝2Q₁

④在其他条件不变的情况下，将甲容器的体系体积压缩到1L，若在第8min达到新的平衡时A₂的总转化率为65.5%，请在下图中画出第5min 到新平衡时X的物质的量浓度的变化曲线。_______

Answer

离子键、共价键H2（g）＋Cl2（g）=2HCl（g）△H=（a＋b－2c）kJ·mol－10.125mol·L－1·min－14ABD

【解析】

A是周期表中原子半径最小的元素，即为H，B是形成化合物种类最多的元素，即为C，C是自然界含量最多的元素，即为O，D是同周期中金属性最强的元素，即为Na，F的负一价离子与C的氢化物分子含有相同的电子数，即为Cl；

(1)A、C、D形成的化合物中含有的化学键类型为：离子键、共价键；
(2)已知①Cl-Cl→2Cl；△H=+a kJ•mol-1
②2H→H-H；△H=-b kJ•mol-1
③Cl+H→HCl；△H=-c kJ•mol-1
 所以H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)可以是①-②+③×2得到的，所以反应的焓变△H=-(2c-a-b)kJ/mol；
(3)①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)；
初始量：2     1    0
变化量：1    0.5      0.5
平衡量：1    0.5     0.5
在该温度下，A2的平均反应速率v(A2)==0.125 mol•L-1•min-1；
②该温度下，反应2A2(g)+BC(g)X(g) 的平衡常数K==4mol-2•L2；
③A．投料2molH2、1molCO和1molCH4O建立的平衡是等效的，只是建立的方向不一样，所以α1+α2=1，故A正确；B．料2molH2、1molCO和1molCH3OH建立的平衡是等效的，反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)是放热的，放出的热量应该是Q1+Q2=a，故B正确；C．当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，则压强会增大，导致化学平衡正向移动，移动的结果是反应物的转化率增大，即α3＞α1，故C错误；D．投料2molH2、1molCO和1molCH3OH建立的平衡是等效的，所以P1=P2，当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，则压强应是增大一倍，但是压强增大，导致化学平衡正向移动，移动的结果是压强比原来的2倍要小，即P3＜2P1=2P2，故D正确；E．由D中分析可知，n2=0.5，n3＞1.0mol，故E错误；F．当氢气和一氧化碳的投料增加一倍，能量变化数值理论上也应该是原来的2倍，但是压强引起化学平衡正向，而正向放热，结果使得Q3＞2Q1，故F错误；选ABD；
④将甲容器的体系体积压缩到1L，若在第8min 达到新的平衡时，
        2H2(g)+CO(g)CH4O(g)
初始量：2        1        0
变化量：1.5      0.75      0.75
平衡量：0.5      0.25     0.75
所以达到平衡时，甲醇的物质的量浓度是0.75mol/L，在第5min时，由于体积减半，所以甲醇的浓度应该加倍，即为0.25mol/L×2=0.5mol/L，所以5-8min内，甲醇的物质的量浓度从0.5mol/L升高到0.75mol/L，如图所示：。