Question

【題目】根據題目要求回答下列問題：

（1）某同學查閱資料并設計如下實驗。

資料：AgSCN是白色沉淀，相同溫度下，溶解度AgSCN＞AgI。

操作步驟	現象
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	溶液變為紅色
步驟3：向步驟2的溶液中繼續加入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	出現黃色沉淀

① 步驟3實驗目的是_____________________________。

② 用化學平衡原理解釋步驟4中的實驗現象：___________________________。

（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的熱化學方程式____________________________，該反應在一定條件下能自發進行的原因是___________________________。

②由下圖知，HCl和CH3OH的混合氣體通過催化劑時的最佳流速在20 Lmin-1~30 Lmin-1之間。流速過快，會導致氯甲烷產率下降，原因是_________________________。流速過慢，會使副產物二甲醚增多，其反應為2CH3OH → CH3OCH3 + H2O，生產中常通入適量的水蒸氣，該操作對制備CH3Cl的影響是___________________________。

（3）某高能鋰離子電池充電時，總反應方程式為LiMn2O4=Li1－xMn2O4+xLi。則充電時陽極的電極反應方程式為______________________________________________。若電池的化學能轉化為電能時的能量轉化率為90%，則當消耗14 g鋰時，電路中轉移的電子數目為__________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，因為溶解度AgI＜AgSCN，故Ag＋與I－反應生成AgI黃色沉淀：Ag＋＋I－=AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移動 NH4Cl（s）+CH3OH（g）= NH3（g）+CH3Cl（g）+H2O（g）△H=+132kJmol-1 化學反應自發進行滿足條件△G=△H-T△S＜0，該反應的△S＞0、△H＞0，適當提高反應溫度△G可能小于0，能自發進行 流速過高反應物與催化劑的接觸時間過短，原料利用率降低，導致產率降低 對主副反應有抑制作用，提高CH3Cl純度的同時，也降低了其產率 LiMn2O4–xe-=Li1－xMn2O4 + xLi+ 1.8

【解析】（1）本題考查實驗方案設計與評價，①步驟1中兩者恰好完全反應，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，出現黃色沉淀，說明Ksp(AgI)<Ksp(AgSCN)，原因是AgSCN(s) Ag＋(aq)＋SCN－(aq)，加入KI后，因為溶解度AgI＜AgSCN，故Ag＋與I－反應生成AgI黃色沉淀：Ag＋＋I－=AgI↓，AgSCN的溶解平衡正向移動；（2）本題考查熱化學反應方程式的計算、化學反應方向進行等知識，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，根據反應方程式，△S>0，依據復合判據，△G=△H－T△S，自發進行，△G<0，△H>0，△S>0，自發進行，應在高溫下進行；②流速過高反應物與催化劑的接觸時間過短，原料利用率降低，導致產率降低；通入適量的水蒸氣，對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，也降低了其產率；（3）本題考查電極反應式的書寫和電化學計算，充電時，陽極上失去電子，氧化反應，陽極反應式為LiMn2O4–xe-=Li1－xMn2O4 + xLi+；14gLi被消耗，Li失去電子物質的量為14/7mol=2mol，電池的化學能轉化為電能時能量轉化率為90%，則整個電路中轉移電子物質的量2×90%mol=1.8mol，即個數為1.8NA。