题目内容

【题目】Ⅰ:可逆反应在某体积为5L的密闭容器中进行,在从03分钟各物质的量的变化情况如图所示(ABC均为气体)

1)该反应的化学方程式为______________

2)恒温恒容下,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),达到平衡的标志有_______________

A3v(H2)=2v(NH3)

B.混合气体总质量不在随时间变化

C.容器内的压强不再随时间而变化

D N2H2NH3的浓度之比为1:2:3

E.单位时间生成nmolN2,同时消耗3nmolH2

F.断开一个N≡N键的同时有6N—H键生成

Ⅱ:以氨作为燃料的燃料电池,具有能量效率高的特点,另外氨气含氢量高,易液化,方便运输和贮存,是很好的氢源载体。燃料电池的结构如图所示:

a极是电池的______________(填)极,电极反应式为________________

②当生成0.5molN2时,电路中通过的电子的物质的量为_____

Ⅲ:甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示:

1)已知一定条件下

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

反应IIICH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol

该条件下反应II的热化学方程式是____________________________

2)如图,酸性电解质溶液中,电解CO2可以制备乙醇,写出阴极的电极方程式:____________________________

【答案】2A(g)+B(g)2C(g) CE 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)由图计算2分内物质的量变化值,据此求出该反应的化学方程式;

(2) 当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,由此衍生的一些物理量不变,据此判断来分析判断恒温恒容下的N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),达到平衡的标志有哪几个?

Ⅱ:由燃料电池的工作原理、燃料电池的电极上通入的物质判断正负极、书写电极方程式并计算电子的物质的量;

Ⅲ:(1)由图知甲醇水蒸气重整制氢方法由2条:第一条为先反应再反应,第二条为反应,按盖斯定律可求得一定条件下反应II的热化学方程式;

(2)由图知电解时阴极的反应就是CO2得电子被还原成乙醇,据此写电极方程式;

(1)由图象可以看出,AB的物质的量逐渐减小,则AB为反应物,C的物质的量逐渐增多,所以C为生成物,当反应到达2min时,n(A)=2moln(B)=1moln(C)=2mol,化学反应中,各物质的物质的量的变化值与化学计量数成正比,则n(A)n(B)n(C)=2:1:2,所以反应的化学方程式为:2A(g)+B(g)2C(g)
故答案为:2A(g)+B(g)2C(g)

(2)当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,由此衍生的一些物理量不变,据此判断来分析判断恒温恒容下的N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),达到平衡的标志有哪几个?

A v(H2)= v(H2) 为平衡状态,即2v(H2)=3v(NH3) 时为平衡状态,故3v(H2)=2v(NH3) 不能说明处于平衡状态,A错误;

B.混合气体总质量始终不会随时间变化 ,故混合气体总质量不随时间变化不能说明处于平衡状态,B错误;

C.容器内的压强会随着一开始反应而变化,当压强不再随时间而变化,能说明处于平衡状态,C正确;

D N2H2NH3的浓度之比取决于各物质的用量,当这三者的浓度之比为1:2:3,不能说明处于平衡状态,D错误;

E.单位时间生成nmolN2,必定伴随着3nmolH2的生成,而同时消耗3nmolH2,则意味着氢气的物质的量浓度不再变化,能说明处于平衡状态,E正确;

F.断开一个N≡N键的同时必定有6N—H键生成,故不能说明处于平衡状态,F错误;

答案为:CE;

Ⅱ:①由示意图知,a极通入燃料氨气,则a极是电池的负极,氨气失去电子被氧化,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O

答案为:负;2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O

②由电极方程式2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O知,当生成0.5molN2时,电路中通过的电子的物质的量为3mol

答案为:3mol

(1)由图知甲醇水蒸气重整制氢方法由2条:第一条为先发生反应再发生反应,第二条为反应,已知反应I CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol

反应IIICH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol

按盖斯定律可知,反应+反应=反应,则反应II的热化学方程式为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1

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

(2)由图知电解时阴极的反应就是CO2得电子被还原成乙醇,在酸性电解质溶液中,阴极方程式为:2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O

答案为:2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O

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