Question

18．碳、氮廣泛的分布在自然界中，碳、氮的化合物性能優(yōu)良，在工業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有重要用途．
（1）氮化硅（Si₃N₄）是一種新型陶瓷材料，它可由SiO₂與過量焦炭在1300～1700°C的氮?dú)饬髦蟹磻?yīng)制得：3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）該反應(yīng)放出1591.2kJ的能量，則該反應(yīng)每轉(zhuǎn)移1mole^-，可放出的熱量為132.6kJ．
（2）某研究小組現(xiàn)將三組CO（g）與H₂O（g）的混合氣體分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)平衡所需時(shí)間/min
		CO	H2O	CO	H2
1	650	2	4	0.5	1.5	5
2	900	1	2	0.5	0.5	-

①實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，前5min的反應(yīng)速率v（H₂O）=0.15mol•L^-1•min^-1．
②下列能判斷實(shí)驗(yàn)Ⅱ已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是be．
a．混合氣體的密度保持不變      b．容器內(nèi)CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度比不再變化
c．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化    d．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化
e． v_正（CO）=v_逆（H₂ O）
③若實(shí)驗(yàn)Ⅲ的容器是絕熱的密閉容器，實(shí)驗(yàn)測得H₂O（g）的轉(zhuǎn)化率H₂O%隨時(shí)間變化的示意圖如圖1所示，b點(diǎn)v_正＞v_逆（填“＜”、“=”或“＞”）．

（3）利用CO與H₂可直接合成甲醇，下圖是由“甲醇（CH₃OH）-空氣”形成的綠色燃料電池的工作原理示意圖2，寫出以石墨為電極的電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）△H=-1591.2kJ/mol，可知每轉(zhuǎn)移12mol電子，放出1591.2kJ熱量，據(jù)此計(jì)算；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（H₂），再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（CO₂）；
②a．恒容條件下，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是氣體，密度始終不變；
b．容器內(nèi)CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度不再變化，則說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
c．恒溫、恒容條件下，氣體的總物質(zhì)的量始終不變，壓強(qiáng)始終不變；
d．該反應(yīng)氣體的物質(zhì)的量不變，氣體的質(zhì)量也不變，所以反應(yīng)過程中氣體的平均相對分子質(zhì)量不變；
e．v_正（CO）=υ_逆（CO₂），轉(zhuǎn)化成CO₂的正、逆反應(yīng)速率相等；
③c到達(dá)平衡，而b點(diǎn)未達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大至相等；該反應(yīng)達(dá)到平衡后，因反應(yīng)為放熱反應(yīng)且反應(yīng)容器為絕熱容器，故容器內(nèi)溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行；
（3）通甲醇（CH₃OH）的一極為負(fù)極，電極的電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．

解答 解：（1）根據(jù)方程式3SiO₂（s）+6C（s）+2N₂（g）?Si₃N₄（s）+6CO（g）△H=-1591.2kJ/mol，可知每轉(zhuǎn)移12mol電子，放出1591.2kJ熱量，所以每轉(zhuǎn)移1mole^-，可放出的熱量為132.6kJ，
故答案為：132.6kJ；
（2）①v（H₂）=$\frac{\frac{1.5mol}{2L}}{5min}$=0.15mol/（L．min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（CO₂）=v（H₂）=0.15mol/（L．min），
故答案為：0.15mol/（L．min）；
②a．恒容條件下，反應(yīng)物和產(chǎn)物都是氣體，密度始終不變，故錯(cuò)誤；
b．容器內(nèi)CO、H₂O、CO₂、H₂的濃度不再變化，則說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故正確；
c．恒溫、恒容條件下，氣體的總物質(zhì)的量始終不變，壓強(qiáng)始終不變，故錯(cuò)誤；
d．該反應(yīng)氣體的物質(zhì)的量不變，氣體的質(zhì)量也不變，所以反應(yīng)過程中氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，故錯(cuò)誤；
e．v_正（CO）=υ_逆（CO₂），轉(zhuǎn)化成CO₂的正、逆反應(yīng)速率相等，故正確；
故選：be；
③c到達(dá)平衡，而b點(diǎn)未達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大至相等，故b點(diǎn)υ_正＞υ_逆；
故答案為：＞；
（3）通甲醇（CH₃OH）的一極為負(fù)極，電極的電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，故答案為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．

點(diǎn)評 本題考查的知識點(diǎn)較多，既考查了電化學(xué)又考查了反應(yīng)熱的問題，對學(xué)生綜合運(yùn)用知識能力有一定的要求，特別是根據(jù)圖中信息寫電極反應(yīng)，要求學(xué)生有較好從圖中獲取信息的能力，整個(gè)題目難度較大．