Question

【題目】Ⅰ：可逆反應在某體積為5L的密閉容器中進行，在從0﹣3分鐘各物質的量的變化情況如圖所示(A，B，C均為氣體)

（1）該反應的化學方程式為______________；

（2）恒溫恒容下，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，達到平衡的標志有_______________。

A．3v正(H2)=2v逆(NH3)

B．混合氣體總質量不在隨時間變化

C．容器內的壓強不再隨時間而變化

D． N2、H2、NH3的濃度之比為1:2:3

E．單位時間生成nmolN2，同時消耗3nmolH2

F．斷開一個N≡N鍵的同時有6個N—H鍵生成

Ⅱ：以氨作為燃料的燃料電池，具有能量效率高的特點，另外氨氣含氫量高，易液化，方便運輸和貯存，是很好的氫源載體。燃料電池的結構如圖所示：

①a極是電池的______________（填“正”或“負”）極，電極反應式為________________。

②當生成0.5molN2時，電路中通過的電子的物質的量為_____。

Ⅲ：甲醇水蒸氣重整制氫方法是目前比較成熟的制氫方法，且具有良好的應用前景。甲醇水蒸氣重整制氫的部分反應過程如圖所示：

（1）已知一定條件下

反應I： CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol

反應III：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol

該條件下反應II的熱化學方程式是____________________________。

（2）如圖，酸性電解質溶液中，電解CO2可以制備乙醇，寫出陰極的電極方程式：____________________________。

Answer 1

【答案】2A(g)+B(g)2C(g) CE 負 2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O 3mol H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1 2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O

【解析】

Ⅰ：(1)由圖計算2分內物質的量變化值，據(jù)此求出該反應的化學方程式；

(2) 當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量不變，據(jù)此判斷來分析判斷恒溫恒容下的N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，達到平衡的標志有哪幾個？

Ⅱ：由燃料電池的工作原理、燃料電池的電極上通入的物質判斷正負極、書寫電極方程式并計算電子的物質的量；

Ⅲ：(1)由圖知甲醇水蒸氣重整制氫方法由2條：第一條為先反應Ⅰ再反應Ⅱ，第二條為反應Ⅲ，按蓋斯定律可求得一定條件下反應II的熱化學方程式；

(2)由圖知電解時陰極的反應就是CO2得電子被還原成乙醇，據(jù)此寫電極方程式；

(1)由圖象可以看出，A、B的物質的量逐漸減小，則A、B為反應物，C的物質的量逐漸增多，所以C為生成物，當反應到達2min時，△n(A)=2mol，△n(B)=1mol，△n(C)=2mol，化學反應中，各物質的物質的量的變化值與化學計量數(shù)成正比，則△n(A)：△n(B)：△n(C)=2:1:2，所以反應的化學方程式為：2A(g)+B(g)2C(g)；
故答案為：2A(g)+B(g)2C(g)；

(2)當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量不變，據(jù)此判斷來分析判斷恒溫恒容下的N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，達到平衡的標志有哪幾個？

A． v正(H2)= v逆(H2) 為平衡狀態(tài)，即2v正(H2)=3v逆(NH3) 時為平衡狀態(tài)，故3v正(H2)=2v逆(NH3) 不能說明處于平衡狀態(tài)，A錯誤；

B．混合氣體總質量始終不會隨時間變化 ，故混合氣體總質量不隨時間變化不能說明處于平衡狀態(tài)，B錯誤；

C．容器內的壓強會隨著一開始反應而變化，當壓強不再隨時間而變化，能說明處于平衡狀態(tài)，C正確；

D． N2、H2、NH3的濃度之比取決于各物質的用量，當這三者的濃度之比為1:2:3，不能說明處于平衡狀態(tài)，D錯誤；

E．單位時間生成nmolN2，必定伴隨著3nmolH2的生成，而同時消耗3nmolH2，則意味著氫氣的物質的量濃度不再變化，能說明處于平衡狀態(tài)，E正確；

F．斷開一個N≡N鍵的同時必定有6個N—H鍵生成，故不能說明處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)錯誤；

答案為：CE；

Ⅱ：①由示意圖知，a極通入燃料氨氣，則a極是電池的負極，氨氣失去電子被氧化，電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O；

答案為：負；2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O；

②由電極方程式2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O知，當生成0.5molN2時，電路中通過的電子的物質的量為3mol；

答案為：3mol；

(1)由圖知甲醇水蒸氣重整制氫方法由2條：第一條為先發(fā)生反應Ⅰ再發(fā)生反應Ⅱ，第二條為反應Ⅲ，已知反應I： CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol

反應III：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol

按蓋斯定律可知，反應Ⅰ+反應Ⅱ=反應Ⅲ，則反應II的熱化學方程式為H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1；

答案為：H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1；

(2)由圖知電解時陰極的反應就是CO2得電子被還原成乙醇，在酸性電解質溶液中，陰極方程式為：2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O；

答案為：2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O。