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【题目】I.已知在 1×105 Pa、298 K 时断裂 1 mol H—H 键吸收的能量为 436 kJ,断裂 1 mol N—H 键吸收的能量为391 kJ,断裂 1 mol N≡N 键吸收的能量是 945 kJ。

(1)根据以上数据判断工业合成氨的反应 是_____(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)在 298 K 时,取 1 mol N2 和 3 mol H2 放入一密闭容器中,加入催化剂进行反应。理论上完全反应放出或吸收的热量为Q1,则 Q1 为_____kJ。

(3)实际生产中,放出或吸收的热量为 Q2,Q1 与Q2 的大小关系为_____

A.Q1<Q2 B. Q1>Q2 C.Q1=Q2

Ⅱ.微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中,电解质溶液呈酸性,示意图如图:

(1)该电池中外电路电子的流动方向为_____(填“从A 到B”或“从B 到A”)。

(2) B 电极附近氧气发生的电极反应为_____。

III.某可逆反应在体积为 2 L 的密闭容器中进行,0~3 分钟各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、C 均为气体,B 为固体)

(1)该反应的化学方程式为_____。

(2)下列说法正确的是_____。

A. 2min 内 A 表示的反应速率为 0.5mol·L-1·min-1

B. 增加B 的物质的量,可使反应速率加快

C. 当容器内混合气体的密度保持不变时,该反应达到平衡状态

D. 当容器内压强保持不变时,该反应达到平衡状态

【答案】放热 93 B 从A 到B O2+4H++4e-=2H2O 2A(g)+B(s)2C(g) AC

【解析】

I.假设1 mol N2 和完全反应生成 3 mol H2完全反应生成 2molNH3,则反应时断裂化学键需要吸收的能量为945 kJ+3×436 kJ=2253 kJ,形成化学键放出的能量为6×391 kJ=2346 kJ。

(1)根据计算可知,反应时放出能量大于吸收能量,所以是放热反应;

(2)理论上完全反应时放出热量Q1=2346 kJ-2253 kJ=93 kJ;

(3)实际生产中,由于反应为可逆反应,1 mol N2 和3 mol H2是不可能完全反应的,所以放出能量要少,即Q1>Q2;

Ⅱ.电池工作时氧气生成水,氧元素的化合价降低,氧气得到电子,所以B电极为正极,甲醇化合价升高,失去电子,A电极为负极。

(1)电池中外电路电子从负极流向正极,所以电子流动方向为从A 到B;

(2) B电极附近氧气得到电子结合氢离子生成水,发生的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O;

III.(1)根据图示,2分钟时A物质减少2mol,B减少1mol,C增加2mol,则该反应的化学方程式为2A(g)+B(s)2C(g);

(2) A. 2min 内 A 表示的反应速率为= 0.5mol·L-1·min-1,A正确;

B. 增加B的物质的量,由于B为固体,浓度不发生变化,所以反应速率不变,B错误;

C. 由于B为固体,当未达到平衡时,容器内气体的质量可以变化,由于体积固定,所以密度是可变量,所以当容器内混合气体的密度保持不变时,气体的质量保持不变,该反应达到平衡状态,C正确;

D. 根据反应2A(g)+B(s)2C(g),B为固体,容器内气体的物质的量始终保持不变,即压强也始终不变,所以当容器内压强保持不变时,不能判断反应达到平衡状态,D错误;

正确的是AC。

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