Question

Ⅰ.氮化硅是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮?dú)饬髦�，通過以下反應(yīng)制得：

3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO；?H ＜0。

（1）在容積固定的密閉容器中，分別在三種不同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行上述制備反應(yīng)，測得N2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示，

②和③分別僅改變一種反應(yīng)條件。所改變的條件分別是：② ；③ 。

（2）1 000℃時(shí)，在2 L密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，若起始時(shí)N2濃度為4.0 mol/L，經(jīng)1小時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)容器內(nèi)氣體總濃度為10.0 mol/L，則以CO表示的反應(yīng)速率為 。

Ⅱ.圖為Mg—NaClO燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖。

已知電解質(zhì)溶液為NaOH溶液,且兩電極中有一電極為石墨電極。

（1）Y電極材料為 。

（2）X電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。

（3）若該電池開始時(shí)加入1L 0.2mol/L的NaOH溶液，然后從下口充入1L 0.1mol/L的NaClO溶液（忽略整個(gè)過程的體積變化），當(dāng)NaClO完全放電時(shí)溶液的pH= 。

 

Answer 1

(各2分 共12分)Ⅰ （1）升溫或通CO 加入催化劑 （2）0.15 mol·L-1·min-1

Ⅱ（1）Mg （2）ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— （3） 13

【解析】

試題分析：Ⅰ （1）根據(jù)圖像可知，曲線②③達(dá)到平衡的時(shí)間均小于曲線①達(dá)到平衡的時(shí)間，說明反應(yīng)速率快。其中曲線②平衡時(shí)氮?dú)獾臐舛却�，而曲線③平衡時(shí)氮?dú)鉂舛炔蛔�。由于正方�?yīng) 是體積增大的放熱反應(yīng)，則②改變的條件應(yīng)該是升高溫度或通CO，而③改變的條件應(yīng)該是加入催化劑；

（2）3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO

起始濃度（mol/L） 4 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） x 3x

平衡濃度（mol/L） 4－x 3x

平衡時(shí)容器內(nèi)氣體總濃度為10.0 mol/L，則4－x＋3x＝10，解得x＝3，所以以CO表示的反應(yīng)速率為9mol/L÷60min＝0.15 mol·L-1·min-1。

Ⅱ（1）根據(jù)裝置圖可知，電池中氫氧根離子向Y電極移動(dòng)，則Y電極是負(fù)極。鎂是活潑的金屬作負(fù)極，則Y電極是Mg；

（2）X電極是正極，次氯酸根在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則電極反應(yīng)式為ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— ；

（3）1L 0.1mol/L的NaClO溶液中次氯酸鈉的物質(zhì)的量是0.1mol，根據(jù)電極反應(yīng)式ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— 可知產(chǎn)生0.2mol氫氧根離子。1L 0.2mol/L的NaOH溶液中氫氧根離子的物質(zhì)的量是0.2mol，所以完全反應(yīng)后溶液中氫氧根離子的物質(zhì)的量是0.4mol，但其中有0.2mol氫氧根離子與負(fù)極產(chǎn)生的鎂離子結(jié)合生成氫氧化鎂沉淀，所以溶液中氫氧根離子的濃度是0.2mol÷2L＝0.1mol/L，則溶液pH＝13。

考點(diǎn)：考查反應(yīng)速率、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及原電池原理的應(yīng)用