Question

（1）據(jù)報(bào)道以硼氫化合物NaBH₄（H的化合價(jià)為-1價(jià)）和H₂O₂作原料的燃料電池，可用作通信衛(wèi)星電源．負(fù)極材料采用Pt/C，正極材料采用MnO₂，其工作原理如圖1所示．寫出該電池放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式：

 

（2）火箭發(fā)射常以液態(tài)肼（N₂H₄）為燃料，液態(tài)過氧化氫為助燃劑．
已知：N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ?mol^-1
H₂O₂（l）=H₂O（l）+

1

2

O₂（g）△H=-98.6kJ?mol^-1
寫出常溫下，N₂H₄（l） 與 H₂O₂（l）反應(yīng)生成N₂和H₂O的熱化學(xué)方程式

 

．
（3）O₃可由臭氧發(fā)生器（原理如右圖2所示）電解稀硫酸制得．
①圖中陰極為

 

（填“A”或“B”）．
②若C處通入O₂，則A極的電極反應(yīng)式為：

 

（4）向一密閉容器中充入一定量一氧化碳跟水蒸氣發(fā)生反應(yīng) CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g），下列情況下能判斷該反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（選填編號(hào)）．
A．v_正（H₂O）=v_逆（H₂）
B．容器中氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變
C．H₂O的體積分?jǐn)?shù)不再改變
D．容器中CO₂和H₂的物質(zhì)的量之比不再發(fā)生改變
E．容器中氣體的密度不再發(fā)生改變
（5）溫度T₁時(shí)，在一體積為2L的密閉容積中，加入0.4molCO₂和0.4mol的H₂，反應(yīng)中c（H₂O）的變化情況如圖3所示，T₁時(shí)反應(yīng)CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）第4分鐘達(dá)到平衡．在第5分鐘時(shí)向體系中同時(shí)再充入0.1molCO和0.1molH₂（其他條件不變），請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫出第5分鐘到9分鐘c（H₂O）濃度變化趨勢的曲線．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,電解原理

專題：

分析：（1）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)還原反應(yīng)，由原電池工作原理圖1可知，電極a為負(fù)極，電極b為正極，BH₄^-在負(fù)極放電生成BO₂^-；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，反應(yīng)熱也處于相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算△H；
（3）①由圖可知，B極生成O₂、O₃，B極反應(yīng)氧化反應(yīng)，電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A為陰極；
②C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水；
（4）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；
（5）據(jù)圖象分析，平衡時(shí)各物質(zhì)濃度都是0.10mol/L，其平衡常數(shù)K=1，再加入0.1molCO和0.1molH₂時(shí)，比較K與Q的相對(duì)大小，即可判斷5min后反應(yīng)情況．

解答： 解：（1）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)還原反應(yīng)，由原電池工作原理圖1可知，電極a為負(fù)極，電極b為正極，BH₄^-在負(fù)極放電生成BO₂^-，電極反應(yīng)式為BH₄^--8e^-+8OH^-=BO₂^-+6H₂OMnO₂．
故答案為：BH₄^--8e^-+8OH^-=BO₂^-+6H₂O；
（2）已知：①N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-534kJ?mol^-1
②H₂O₂（l）=H₂O（l）+1/2O₂（g）△H=-98.64kJ?mol^-1
由蓋斯定律，①+②×2得N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-534kJ?mol^-1+2×（-98.64kJ?mol^-1）=-731.2kJ?mol^-1
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-731.2 kJ/mol；
（3）①由圖可知，B極生成O₂、O₃，B極反應(yīng)氧化反應(yīng)，電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A為陰極，故答案為：A；
②C處通入O₂，O₂發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性條件下生成水，電極反應(yīng)式為O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（4）A．v_正（H₂O）=v_逆（H₂），正逆反應(yīng)速率相等，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．容器中氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生改變，反應(yīng)前后氣體體積不變，壓強(qiáng)始終不變，壓強(qiáng)不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C．H₂O的體積分?jǐn)?shù)不再改變，說明各組分濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．容器中CO₂和H₂的物質(zhì)的量之比決定于反應(yīng)前加入物質(zhì)的多少，與是否平衡無關(guān)，故C錯(cuò)誤；
E．容器中氣體的密度不再發(fā)生改變，容器體積不變，氣體質(zhì)量不變，密度始終不變，密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E錯(cuò)誤；
故答案為：AC；
（5）據(jù)圖象分析，平衡時(shí)各物質(zhì)濃度都是0.10mol/L，其平衡常數(shù)K=1，再加入0.1molCO和0.1molH₂時(shí)，其濃度熵Q=

0.1mol/L×(0，1+0，05)mol/L

0.1mol/L×(0.1+0.05mol/L)

=1=K，平衡不移動(dòng)，所以水蒸氣濃度不再變化，圖象為，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查原電池與電解池反應(yīng)原理、反應(yīng)熱的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)計(jì)算、平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡圖象、閱讀題目獲取信息的能力等，難度中等，需要學(xué)生具備運(yùn)用信息與基礎(chǔ)知識(shí)分析問題、解決問題的能力．