Question

5．（1）电子表中的电源常用微型银锌原电池，其电极分别为Ag₂O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为：Ag₂O+H₂O+Zn═Zn（OH）₂+2Ag．请回答：
放电时氧化银电极上的反应式为：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-；随着电极反应的进行，锌极区域的pH减小（填“增大”、“不变”、“减小”）；当 6.5g Zn 完全溶解时，电子转移了0.2 mol．
（2）将H₂、O₂分别充入多孔性石墨电极，将电极插入NaOH的水溶液中构成原电池，O₂从正极通入；负极的电极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；一段时间后NaOH的浓度将变小（填“变大”、“变小”、“不变”或“无法确定”）．
（3）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入1mol N₂和3mol H₂，一定条件下发生反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），测得其中N₂（g）物质的量随时间变化如图．
a、从开始反应到t₁时刻，氨气的平均反应速率为$\frac{0.5}{t{\;}_{1}}$mol/（L•min）．
b、达到平衡时，氨气在反应混合物中的百分含量是60%．
c、在t₃时刻，对于可逆反应所达状态，下列说法正确的有AC．
A．一个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂
B．密度不再改变
C．混合气体的平均相对分子质量不再改变
D．正反应速率v（H₂）=0.6mol/（L•min），
逆反应速率v（NH₃）=0.2mol/（L•min）
（4）相对分子质量为72的烷烃的分子式是C₅H₁₂；写出该烷烃所有同分异构体的结构简式CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃、CH₃CH（CH₃）CH₂CH₃、CH₃C（CH₃）₂CH₃（有多少种写多少种，不必填满）

Answer 1

分析 （1）根据化合价变化可知Zn被氧化，应为原电池的负极，则正极为Ag₂O，根据电极反应判断溶液PH的判断，根据电极反应式计算；
（2）氢氧燃料电池中，氧气在正极得电子，在碱性电解质环境下氢气失电子生成水，电池总反应式表示为：2H₂+O₂=2H₂O；
（3）a、根据氮气的变化量求出氨气的变化量，再求反应速率；
b、利用三段式求出平衡时各反应物的物质的量，再求出氨气的含量；
c、当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量也不变；
（4）根据烷烃的通式C_nH_2n+2来计算；烷烃在空气中燃烧的生成二氧化碳和水；根据烷烃同分异构体书写解答．

解答 解：（1）已知总反应式为：Ag₂O+H₂O+Zn═Zn（OH）₂+2Ag，则正极为Ag₂O，Ag₂O得电子生成Ag，则正极反应式为：Ag₂O+H₂O+2e^-═2Ag+2OH^-；负极电极反应为Zn+2OH^-=ZnO+H₂O+2e^-，消耗氢氧根离子，溶液的pH减小，当 6.5g Zn 完全溶解时，参加反应的Zn的物质的量为0.1mol，则转移的电子为0.2mol；
故答案为：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-；减小；0.2；
（2）氢氧燃料电池中，氧气在正极得电子，则O₂从正极通入，在碱性电解质环境下氢气在负极失电子生成水，则负极的电极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，电池总反应式表示为：2H₂+O₂=2H₂O，所以反应后溶液的体积增大，氢氧化钠的浓度减小；
故答案为：正；2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；变小；
（3）a、从开始反应到t₁时刻，氮气的变化量为0.5mol，则生成氨气为1mol，所以v（NH₃）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{{t}_{1}min}$=$\frac{0.5}{t{\;}_{1}}$mol/（L•min），
故答案为：$\frac{0.5}{t{\;}_{1}}$mol/（L•min）；
b、N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），
起始量（mol）：1 3 0
反应量（mol）：0.75 2.25 1.5
平衡量（mol）：0.25 0.75 1.5
则平衡时气体总物质的量为0.25+0.75+1.5=2.5mol，则氨气在反应混合物中的百分含量是$\frac{1.5mol}{2.5mol}$×100%=60%；
故答案为：60%；
c、A．一个N≡N键断裂表示正速率，有6个N-H键断裂表示逆速率，而且正逆反应速率之比等于计量数比，故A正确；
B．容器的体积不变，气体的质量守恒，所以密度始终不变，则不能用密度来判断平衡，故B错误；
C．随着反应进行，气体的物质的量减少，气体的总质量不变，则混合气体的平均相对分子质量逐渐增大，当平均相对分子质量不再改变即是平衡状态，故C正确；
D．正反应速率v（H₂）=0.6mol/（L•min），逆反应速率v（NH₃）=0.2mol/（L•min），正逆速率之比不等于计量数之比，所以不能判断平衡状态，故D错误；
故答案为：AC；
（4）设烷烃的分子式为C_xH_（2x+2），
则14x+2=72，解得x=5，
所以该烷烃的分子式为C₅H₁₂，
分子式为C₅H₁₂的同分异构体有主链有5个碳原子的：CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃，
主链有4个碳原子的：CH₃CH（CH₃）CH₂CH₃，
主链有3个碳原子的：CH₃C（CH₃）₂CH₃；
故答案为：C₅H₁₂；C₅H₁₂+8O₂$\stackrel{点燃}{→}$5CO₂+6H₂O；CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃、CH₃CH（CH₃）CH₂CH₃、CH₃C（CH₃）₂CH₃．

点评 本题考查了原电池原理的应用、反应速率的求算、平衡状态的判断、烷烃分子式的判断、同分异构体等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生对所学知识的综合应用能力．