Question

【題目】能源的開發(fā)利用與人類社會的可持續(xù)性發(fā)展息息相關(guān)。

I．已知：Fe2O3（s）＋3C（s）=2Fe（s）＋3CO（g）△H1=akJ·mol-1

CO（g）＋1/2O2（g）=CO2（g）△H2=bkJ·mol-1

4Fe（s）＋3O2（g）=2Fe2O3（s）△H3=ckJ·mol-1

則C的燃燒熱________kJ·mol-1

Ⅱ．（1）依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是（填序號）。

A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）

B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（1）

C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）

D．2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）

若以熔融的K2C03與C02為反應(yīng)的環(huán)境，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計成一個原電池，請寫出該原電池的負極反應(yīng)：。

（2）某實驗小組模擬工業(yè)合成氨反應(yīng)N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）△H=-92．4kJ·mol-1，開始他們將N2和H2混合氣體20mol（體積比1：1）充入5L合成塔中。反應(yīng)前壓強為P。，反應(yīng)過程中壓強用P表示，反應(yīng)過程中P/P。與時間t的關(guān)系如下圖所示。請回答下列問題：

①反應(yīng)達平衡的標志是（填字母代號）。

A．壓強保持不變

B．氣體密度保持不變

C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍

②2min時，以C（N2）變化表示的平均反應(yīng)速率為。

③若提高N2的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有。

A．向體系中按體積比1：1再充入N2和H2

B．分離出NH3

C．升高溫度

D．充入He氣使壓強增大E．加入一定量的N2

Answer 1

【答案】I．（2a+6b+c）/6Ⅱ．（1）DCO－2e-+CO32-＝2CO2

（2）①AC②0．1mol·L－１·min－１③AB

【解析】

試題解析：I．燃燒熱指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時放出的熱量。依據(jù)蓋斯定律，將第一個方程式乘以2，加上第二個方程式乘以6，加上第三個方程式，得到的方程式再除以6，可得到目標方程式C（s）+O2（g）=CO2（g），焓變作相應(yīng)變化即可。

II．（1）原電池反應(yīng)需要是自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，據(jù)此可知只有D反應(yīng)符合要求。依據(jù)CO燃燒設(shè)計的原電池屬于燃料電池，負極燃料失電子；因電解質(zhì)是熔融的K2CO3，故負極反應(yīng)式為CO與CO32-結(jié)合失電子生成CO2，電極反應(yīng)式為CO－2e-+CO32-＝2CO2；

（2）①A、該反應(yīng)是一個氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)，因此壓強不變可說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A正確；B、容器容積不變，氣體總質(zhì)量不變，故氣體密度一直不變，B錯誤；C、氨氣的生成速率是正反應(yīng)速率，氮氣的生成速率是逆反應(yīng)速率，二者的速率比為2:1時，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡，C正確。答案選AC。

②設(shè)反應(yīng)消耗的氮氣的物質(zhì)的量為amol，則有

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）

初始量/mol：10100

變化量/mol：a3a2a

最終量/mol：10-a10-3a2a

根據(jù)圖像，2min時P/P0＝0．9，根據(jù)相同條件下氣體壓強比等于物質(zhì)的量之比，則有，解得a＝1，則以氮氣表示的反應(yīng)速率為：。

③欲提高氮氣的轉(zhuǎn)化率，需使平衡正向移動，但不能通過增加氮氣的量實現(xiàn)。A、向體系中按1:1增加氮氣和氫氣，與原比例相同，相當(dāng)于增大壓強，平衡正向移動，氮氣轉(zhuǎn)化率提高，A正確；B、分離出氨氣，則平衡正向移動，B正確；C、反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，C錯誤；D、因容器容積不變，充入惰性氣體對平衡無影響，D錯誤；E、加入氮氣，平衡雖然正向移動，但氮氣的轉(zhuǎn)化率會減小，E錯。答案選AB。