题目内容
(2)燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景.现用甲烷燃料电池进行如图所示实验:①该甲烷燃料电池中,负极的电极反应式为
②如图1装置中,某一铜电极的质量减轻 6.4g,则 a 极上消耗的O2在标准状况下的体积为
(3)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式如下:N2+3H2?2NH3,△H<0
①当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图2所示.图中t3 时引起平衡移动的条件可能是
②温度为T℃时,将2amolH2和amolN2放入0.5L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%.则反应的平衡常数为
③现以a mol NH3和足量空气为原料制取NH4NO3,经过一系列转化反应后,向反应混合物中加入bg水,得到密度为ρg/mL的溶液,计算该溶液中NH4NO3物质的量浓度的最大值.
考点:原电池和电解池的工作原理,物质的量浓度的相关计算,热化学方程式,用化学平衡常数进行计算,化学平衡的影响因素
专题:
分析:(1)燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成温度氧化物时放出的热量以及物质的量与能量成正比;
(2)①碱性甲烷燃料电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根;
②根据转移电子相等进行计算;
(3)①根据图象分析影响平衡的因素,主要是反应进行方向和速率的变化特征分析;
②化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,结合三行式进行计算;
③依据题意,最大程度的生成硝酸铵,结合方程式求出氨气催化氧化的物质的量,计算出生成硝酸铵的物质的量浓度.
(2)①碱性甲烷燃料电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根;
②根据转移电子相等进行计算;
(3)①根据图象分析影响平衡的因素,主要是反应进行方向和速率的变化特征分析;
②化学平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,结合三行式进行计算;
③依据题意,最大程度的生成硝酸铵,结合方程式求出氨气催化氧化的物质的量,计算出生成硝酸铵的物质的量浓度.
解答:
解:(1)在298K、101kPa时,2g 即1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为:H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol,
故答案为:H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;
(2)①碱性甲烷燃料电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根,电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,故答案为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
②串联电路中转移电子相等,消耗氧气的体积=
×22.4=1.12L,故答案为:1.12;
(3)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;反应是放热反应,反应前后气体体积减小,
①由反应速率与时间的关系图象可知,t1时正逆反应速率都增大,平衡正向移动,引起平衡移动的条件可能是增大压强;t3时刻正逆反应速率均迅速增大,但是平衡逆向进行,所以氨气的百分含量是减小的,即表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3,
故答案为:增大压强;t2-t3;
②N2(g)+3H2(g)?2NH2(g)
开始 2amol/L 4amol/L 0
反应 amol/L 3amol/L 2amol/L
平衡 amol/L amol/L 2amol/L
所以化学平衡常数K=
=
(L/mol)2,
故答案为:
;
③设a mol NH3中有x mol用于生产硝酸,其余(a-x) mol NH3跟生成的硝酸恰好完全反应生成NH4NO3,
由4NH3+5O2═4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O═4HNO3则
NH3~NO~HNO3 NH3 +HNO3 ═NH4NO3
x mol x mol x mol (a-x)mol x mol
依题意,最大程度制取NH4NO3,则应该满足(a-x)=x,
解得x=
,
所以硝酸的物质的量浓度是:c(NH4NO3)═
=
=
=
mol/L,
答:硝酸铵的物质的量浓度
mol/L.
| 1 |
| 2 |
故答案为:H2(g)+
| 1 |
| 2 |
(2)①碱性甲烷燃料电池中,负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根,电极反应式为CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,故答案为:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
②串联电路中转移电子相等,消耗氧气的体积=
| ||
| 4 |
(3)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;反应是放热反应,反应前后气体体积减小,
①由反应速率与时间的关系图象可知,t1时正逆反应速率都增大,平衡正向移动,引起平衡移动的条件可能是增大压强;t3时刻正逆反应速率均迅速增大,但是平衡逆向进行,所以氨气的百分含量是减小的,即表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t2-t3,
故答案为:增大压强;t2-t3;
②N2(g)+3H2(g)?2NH2(g)
开始 2amol/L 4amol/L 0
反应 amol/L 3amol/L 2amol/L
平衡 amol/L amol/L 2amol/L
所以化学平衡常数K=
| (2amol/L) 2 |
| (amol/L)?(amol/L)3 |
| 4 |
| a2 |
故答案为:
| 4 |
| a2 |
③设a mol NH3中有x mol用于生产硝酸,其余(a-x) mol NH3跟生成的硝酸恰好完全反应生成NH4NO3,
由4NH3+5O2═4NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O═4HNO3则
NH3~NO~HNO3 NH3 +HNO3 ═NH4NO3
x mol x mol x mol (a-x)mol x mol
依题意,最大程度制取NH4NO3,则应该满足(a-x)=x,
解得x=
| a |
| 2 |
所以硝酸的物质的量浓度是:c(NH4NO3)═
| n |
| V |
| n(硝酸铵) | ||
|
| ||||
|
| 500aρ |
| 40a+b |
答:硝酸铵的物质的量浓度
| 500aρ |
| 40a+b |
点评:本题是一道化学和工业生成相结合的题目,涉及到氧化还原反应、方程式的书写、化学平衡移动、电解原理,根据方程式的计算等,考查学生分析和解决问题的能力,难度中等.
练习册系列答案
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| D、在D点:c(CH3COO-)=c(CH3COOH) |
. |
| M |
| m总 |
| n总 |
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