Question

1．（1）對于反應：K₂Cr₂O₇+HCl→KCl+CrCl₃+Cl₂↑+H₂O，回答下列問題：
①配平方程式，并用單線橋表示此反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目及方向
1K₂Cr₂O₇+14HCl=2KCl+2 CrCl₃+3Cl₂↑+7H₂O
②若反應中，發(fā)生氧化反應的HCl為1.2mol，則被還原的K₂Cr₂O₇物質(zhì)的量為0.2mol．
（2）工業(yè)合成氨的反應：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃是一個可逆反應，在容積為2L的密閉容器中進行，反應經(jīng)過10min后，生成10mol NH₃，則用N₂表示的化學反應速率是0.25mol，•（L•min）^-1；如果將1mol N₂和3mol H₂混合，在一定條件下使其充分反應，反應放出的熱量總小于上述數(shù)值，其原因是
該反應是可逆反應，1 mol N₂和3 mol H₂不能完全反應，因此放出的熱量總是小于92 kJ．
（3）美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構造如圖所示：A、B兩個電極均由多孔的碳塊組成．該電池的正極反應式為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．如果將上述裝置中通入的H₂改成CH₄氣體，也可以組成一個原電池裝置，電池的總反應方程式為：CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，則該電池的負極反應式為：CH₄+8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）①該反應中，Cr元素化合價由+6價變?yōu)?3價、Cl元素化合價由-1價變?yōu)?價；根據(jù)化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)來回答；
②根據(jù)發(fā)生氧化反應的HCl和K₂Cr₂O₇的關系式計算；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$來計算速率；不同物質(zhì)表示的速率之比等于系數(shù)之比，據(jù)此計算；
（3）在燃料電池中，通入正極的一極氧氣，通入負極的一極氧氣是燃料，負極的電極反應=總反應-正極的電極反應．

解答 解：（1）①反應中所有Cr元素化合價降低了6價，被還原，K₂Cr₂O₇具有氧化性，為氧化劑，部分Cl元素的化合價從-1升高到了0價，共升高了6價，根據(jù)電子守恒，所以重鉻酸鉀的系數(shù)是1，CrCl₃的系數(shù)是2，氯氣的系數(shù)是3，根據(jù)K元素守恒，KCl的系數(shù)是2，根據(jù)Cl元素守恒，HCl的系數(shù)是14，根據(jù)H元素守恒，生成的水的系數(shù)是7，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為6，用單線橋法標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目可表示為，
故答案為：1；14；2；2；3；7；；
②若反應中，假設有14molHCl參加反應，有6molHCl被氧化，所以發(fā)生氧化反應的HCl為1.2mol，則被還原的K₂Cr₂O₇物質(zhì)的量=$\frac{1.2mol}{6}$=0.2mol，
故答案為：0.2；
（2）在容積為2L的密閉容器中進行，反應經(jīng)過10min后，生成10mol NH₃，則用NH₃表示的化學反應速率是$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol•（L•min）^-1，用氮氣表示的速率是氨氣表示速率的一半，即用N₂表示的化學反應速率是0.25，mol•（L•min）^-1，該反應是可逆反應，1 mol N₂和3 mol H₂不能完全反應，因此放出的熱量總是小于92 kJ；
故答案為：0.25；該反應是可逆反應，1 mol N₂和3 mol H₂不能完全反應，因此放出的熱量總是小于92 kJ；
（3）燃料電池的總反應離子方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO_3^2-+3H₂O，正極上通的是氧氣，電極反應：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，負極一定是燃料失電子的過程，因正極和負極相加即為總反應，所以：CH₄+8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；CH₄+8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

點評 本題考查原電池工作原理、氧化還原反應的計算、化學反應速率的計算知識，可以根據(jù)所學知識進行回答，難度不大．需要注意的是電解質(zhì)溶液的酸堿性不同，電極反應不同．