Question

【题目】（1）在2L恒容密闭容器中，发生反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g）．

①某温度时，按物质的量比2：1充入NO和O2开始反应，n（NO）随时间变化如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.007	0.006	0.006	0.006

0～4s内以O2浓度变化表示的反应速率为________．

②能说明该反应已达到平衡状态的是________．

A．气体颜色保持不变 B．气体平均相对分子质量保持不变

C．υ正（NO）=2υ正（O2） D．气体压强保持不变

③已知：K300℃＞K400℃．下列措施能使该反应的反应速率增大且平衡向正反应方向移动的是_______．

A、升高温度 B、充入Ar使压强增大

C、选择高效催化剂 D、充入NO使压强增大

（2）甲烷燃料电池可以提升能量利用率．如图是利用甲烷燃料电池电解100ml 1mol/L食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）．

①甲烷燃料电池的负极反应式：____________________________________________．

②电解后溶液的pH=________（忽略氯气与氢氧化钠溶液反应）．

（3）在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子称为活化分子，使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ/mol表示．请认真观察如图，然后回答问题：

①下列3个反应中符合示意图描述的反应的是 ___________（填代号）．

A、铝粉与Fe2O3反应 B、用水稀释浓硫酸溶液 C、灼热的碳与CO2反应

②以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．已知：

CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+306kJ/mol

CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+240kJ/mol

CH4（g）与H2O（g）反应生成CO2（g）和H2（g）的热化学方程式为_______________________．

Answer 1

【答案】 0.000875mol/（L·s） A B D D CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ pH=14 A CH4 （g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+372kJ/mol

【解析】（1）本题考查化学反应速率的计算、化学平衡状态的判断、勒夏特列原理，①0－4s消耗的NO物质的量为(0.02－0.006)mol=0.014mol，同时消耗氧气的物质的量为0.014/2mol=0.007mol，根据化学反应速率的数学表达式，v(O2)=0.007/(4×2)mol/(L·s)=0.000875 mol/(L·s)；②A、NO2为红棕色气体，其余为无色气体，因此当气体颜色不再改变，说明反应达到平衡，故A正确；B、组分都是气体，则气体质量保持不变，反应前后气体系数之和不相等，即气体物质的量发生改变，根据平均摩尔质量的定义，因此当平均摩尔质量不再改变，说明反应达到平衡，故B正确；C、用不同物质的化学反应速率表示达到平衡，要求反应方向是一正一逆，υ正（NO）、υ正（O2）都是向正反应方向进行，故C错误；D、压强之比等于物质的量之比，反应前后气体系数之和不相等，因此当压强不再改变，说明反应达到平衡，故D正确；③平衡常数只受温度的影响，K300℃>K400℃，说明此反应的正反应是放热反应，A、升高温度，化学反应速率增大，但平衡向逆反应方向进行，故A错误；B、恒容状态下，充入非反应气体，组分的浓度不变，化学反应速率不变，化学平衡不移动，故B错误；C、催化剂只加快反应速率，但对化学平衡的移动无影响，故C错误；D、充入NO，增大反应物的浓度，化学反应速率增大 ，平衡向正反应方向移动，故D正确；（2）本题考查电极反应式的书写以及电解原理，①燃料电池中通燃料的一极为负极，即通甲烷一极为负极，因为环境是酸性环境，因此负极反应式为CH4-8e－+2H2O=CO2+8H＋；②电解饱和食盐水，阳极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，Cl－物质的量为100×10－3×1mol=0.1mol，0.1mol全部电解转移电子物质的量0.1mol，此时产生氢气的体积为0.1×22.4/2L=1.12L<2.24L，说明电解完食盐水后，继续电解了一部分水，当Cl－全部电解完后，产生n(OH－)=0.1mol，因为体积不变，因此c(OH－)=1mol·L－1，pH=14；（3）本题考查热化学反应方程式的计算，①根据图像，反应物的总能量高于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，A、铝粉与Fe2O3反应属于放热反应，故A正确；B、用水稀释浓硫酸，虽然是放热过程，但属于物理变化，故B错误；C、灼热的碳与CO2反应是吸热反应，故C错误；②CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）①，CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）②，根据目标反应方程式，①×2－②得出：CH4 （g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+372kJ·mol－1。