Question

3．活性炭可處理大氣污染物NO．T℃時(shí)，在1L密閉容器中加入NO氣體和炭粉，發(fā)生反應(yīng)生成兩種氣體A和B，測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：

	活性炭/mol	NO/mol	A/mol	B/mol
起始狀態(tài)	2.030	0.100	0	0
2min時(shí)	2.000	0.040	0.030	0.030

（1）2min內(nèi)，用NO表示該反應(yīng)的平均速率v（NO）=0.03mol•L^-1•min^-1．
（2）該反應(yīng)的化學(xué)方程式是C+2NO?N₂+CO₂．
（3）一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是②④．
①v（NO）：v（A）：v（B）=2：1：1          
②混合氣體的密度不再改變
③總壓強(qiáng)不再改變                               
④混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
（4）碳元素可形成數(shù)量眾多，分布極廣的有機(jī)化合物，其中甲醇是常見的燃料，甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下，一極通入甲醇，另外一極通入氧氣；電解質(zhì)溶液是稀硫酸，電池工作時(shí)總反應(yīng)式：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．
①a處通入的物質(zhì)是CH₃OH，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
②b處電極反應(yīng)式為3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O；
③電池工作時(shí)H⁺由負(fù)極移向正極（填正、負(fù)極）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應(yīng)速率表達(dá)式v=$\frac{△c}{△t}$及表中數(shù)據(jù)計(jì)算出2分鐘內(nèi)，用NO表示該反應(yīng)的平均速率v（NO）；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、A、B化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（3）當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷；
（4）氫離子移動(dòng)方向可知通入a的電極為負(fù)極，通入的氣體為甲醇，甲醇失電子生成二氧化碳，結(jié)合電荷守恒和原子守恒寫出電極反應(yīng)，通入b的電極為正極，通入的是氧氣得到電子在酸性溶液中生成水；

解答 解：（1）2min時(shí)一氧化氮物質(zhì)的量變化為：0.100mol-0.040mol=0.060mol，2分鐘內(nèi)，用NO表示該反應(yīng)的平均速率v（NO）=$\frac{\frac{0.060mol}{1L}}{2min}$=0.03mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.03；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應(yīng)中C被氧化，結(jié)合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故反應(yīng)方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
（3）C+2NO?N₂+CO₂，
①速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比，v（NO）：v（A）：v（B）=2：1：1，不能說明 正逆反應(yīng)速率相同，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故①錯(cuò)誤；
②氣體質(zhì)量反應(yīng)前后發(fā)生變化，體積不變，混合氣體的密度不變，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故②正確；
③反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變化，當(dāng)總壓強(qiáng)不再改變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故③錯(cuò)誤；                            
④反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，氣體物質(zhì)的量不變，當(dāng)反應(yīng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故④正確；
故答案為：②④；
（4）氫離子移動(dòng)方向可知通入a的電極為負(fù)極，通入的氣體為甲醇，甲醇失電子生成二氧化碳，結(jié)合電荷守恒和原子守恒寫出電極反應(yīng)，通入b的電極為正極，通入的是氧氣得到電子在酸性溶液中生成水，
①a電極通入的是甲醇，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：CH₃OH；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
②b處通入的氧氣是在正極得到電子酸性溶液中生成水，電極反應(yīng)為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O，
故答案為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O；
故答案為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O；
③原電池中陽離子從負(fù)極移向正極，故答案為：負(fù)；正；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率概念的理解和計(jì)算、平衡標(biāo)志、原電池原理和電極反應(yīng)書寫，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．