Question

20．从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2H₂+O₂═2H₂O
（1）要加快正反应速率，不能采取的措施有ABC（填序号，下同）．
A．使用催化剂B．提高氧气的浓度
C．提高反应的温度D．降低反应的温度
（2）图1能正确表示上述反应中能量变化的是A．

（3）氢氧燃料电池的总反应方程式为2H₂+O₂═2H₂O．若电解质溶液为KOH溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒；其中，氢气在负（填“正”或“负”）极发生氧化反应（填“氧化”或“还原”）．电路中每转移0.2mol电子，消耗标准状况下H₂的体积是2.24L．
（4）某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示．根据图中数据填空：
①该反应的化学方程式为3X+Y?2Z．
②反应开始至2min，以气体Z表示的平均反应速率为0.05mol/（L•min）．
③若X、Y、Z均为气体，2min后反应达到平衡，反应达平衡时：此时体系的压强是开始时的0.9倍；达平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时增大（填“增大”“减小”或“相等”）．

Answer 1

分析 （1）增大反应物浓度、使用催化剂、升高温度等均可加快反应速率；
（2）放热反应中反应物的总能量大于生成物的总能量；
（3）H元素的化合价升高，则氢气在负极失去电子，发生氧化反应，反应中消耗2molH₂转移4mol电子，以此解答；
（4）①根据曲线的变化趋势判断反应物和生成物，根据物质的量变化之比等于化学计量数之比书写方程式；
②根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率；
③在相同温度下，气体的物质的量之比等于压强之比；根据摩尔质量M=$\frac{m}{n}$判断．

解答 解：（1）A．使用催化剂，加快反应速率，故A选；
B．适当提高氧气的浓度，反应物浓度增大，反应速率加快，故B选
C．适当提高反应的温度，反应速率加快，故C选；
D．适当降低反应的温度，反应速率减慢，故D不选；
故答案为：ABC；
（2）由图可知，A中反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，
故答案为：A；
（3）H元素的化合价升高，则氢气在负极失去电子，发生氧化反应，反应中消耗2molH₂转移4mol电子，则电路中每转移0.2mol电子，标准状况下消耗H₂的体积是0.1mol×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：负；氧化；2.24；
（4）①由图象可以看出，X、Y的物质的量逐渐减小，Z的物质的量逐渐增大，则X、Y为反应物，Z为生成物，2min后，X、Y的物质的量为定值且不为零，为可逆反应，相同时间内物质的量的变化比值为：△n（X）：△n（Y）：△n（Z）=（1.0-0.7）mol：（1.0-0.9）mol：0.2mol=3：1：2，则化学方程式为3X+Y?2Z，
故答案为：3X+Y?2Z；
②反应开始至2min，气体Z的平均反应速率为v=$\frac{0.2mol}{\frac{2L}{2min}}$=0.05mol/（L•min），
故答案为：0.05mol/（L•min）；
③反应达平衡时，气体的总物质的量为：0.9mol+0.7mol+0.2mol=1.8mol，
起始时气体的总物质的量为：1.0mol+1.0mol=2.0mol，
反应达平衡时，此时容器内的压强与起始压强之比为1.8mol：2.0mol=9：10，此时体系的压强是开始时的 0.9倍
平衡时，混合气体的平均摩尔质量为$\overline{M}$=$\frac{m总}{n总}$，气体的总质量不变，总物质的量减少，混合气体的平均摩尔质量增大，
故答案为：0.9；增大．

点评 本题考查较综合，涉及化学反应速率的影响因素、化学键及反应中能量变化、原电池、化学平衡的变化图象等，为高频考点，侧重化学反应原理的考查，注意化学方程式的确定方法，以及反应速率计算，把握好相关概念和公式的理解及运用，题目难度不大．