题目内容
能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题．Ⅰ．已知：Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=a kJ?mol-1
CO（g）+l/2O2（g）=CO2（g）△H=b kJ?mol-1
C（石墨）+O2（g）=CO2（g）△H=c kJ?mol-1
则反应4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）的焓变△H=
Ⅱ．依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是
A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H＞0
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H＜0
若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为
Ⅲ．氢气作为一种绿色能源，对于人类的生存与发展具有十分重要的意义．
（1）实验测得，在通常情况下，1g H2完全燃烧生成液态水，放出142.9kJ热量．则H2燃烧的热化学方程式为
（2）用氢气合成氨的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ?mol-1
①一定条件下，下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是
A．υ正（N2）=υ逆（NH3）
B．各物质的物质的量相等
C．混合气体的物质的量不再变化
D．混合气体的密度不再变化
②如图表示合成氨反应达到平衡后，每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件，反应速率υ与时间t的关系．其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段时间是
③温度为T℃时，将4a mol H2和2a mol N2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
考点：热化学方程式,原电池和电解池的工作原理,化学平衡建立的过程,化学平衡常数的含义,化学平衡状态的判断
专题：基本概念与基本理论
分析：Ⅰ．依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
Ⅱ．常温下属于氧化还原反应的放热反应，可设计为原电池，存在元素化合价变化的反应为氧化还原反应；根据正极氧气放电与氢离子反应生成水；
Ⅲ．（1）根据物质的物质的量与反应热成正比，热化学方程式的书写要求来分析；
（2）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
②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；
③利用N2的转化率结合三段法来计算平衡时的浓度，再利用化学平衡常数的表达式来计算．
Ⅱ．常温下属于氧化还原反应的放热反应，可设计为原电池，存在元素化合价变化的反应为氧化还原反应；根据正极氧气放电与氢离子反应生成水；
Ⅲ．（1）根据物质的物质的量与反应热成正比，热化学方程式的书写要求来分析；
（2）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
②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；
③利用N2的转化率结合三段法来计算平衡时的浓度，再利用化学平衡常数的表达式来计算．
解答：
解：Ⅰ．已知：Fe2O3（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g）△H=a kJ?mol-1 ①
CO（g）+l/2O2（g）=CO2（g）△H=b kJ?mol-1 ②
C（石墨）+O2（g）=CO2（g）△H=c kJ?mol-1 ③
依据热化学方程式和盖斯定律：③×6-②×6-①×2得到：4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H=（6c-6b-2a） kJ/mol，
故答案为：6c-6b-2a；
Ⅱ．A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H＞0为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，故A错误；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0不属于氧化还原反应，不能设计为原电池，故B错误；
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H＞0为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，故C错误；
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H＜0为氧化还原反应，为放热反应，能设计为原电池，故D正确；
正极氧气放电与氢离子形成水，正极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，
故答案为：D；O2+4H++4e-=2H2O；
Ⅲ．（1）1g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，4g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出571.6kJ的热量，反应的热化学方程式为：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol；
故答案为：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol；
（2）①A．可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），即υ正（N2）=
υ逆（NH3），故A错误；
B．可逆反应达到平衡状态时，各种物质的物质的量不再发生变化，不一定相等，故B错误；
C．该反应是反应前后气体的物质的量减少的反应，所以混合气体的物质的量不再变化，说明反应达到平衡，故C正确；
D．由于气体的总质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，气体的密度都不变，则不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故D错误；
故选C；
②由图象可知，t1时正逆反应速率都增大，则可能为加压或升温，该反应为放热反应，升高温度，逆向移动，逆反应速率大于正反应速率，与图象不符，该反应是气体体积缩小的反应，加压正向移动，则正反应速率大于逆反应速率，与图象符合，则应为加压；显然图象中的t3时为升高温度，t1时加压正向移动，氨气的含量增大，t3时为升高温度，化学平衡逆向移动，氨气的含量降低，即t2-t3一段时间平衡混合物中NH3的含量最高，
故答案为：t2-t3；升高温度；
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
开始（mol/L） 4a 8a 0
反应（mol/L） 2a 6a 4a
平衡（mol/L） 2a 2a 4a
所以化学平衡常数K=
=
，
故答案为：
．
CO（g）+l/2O2（g）=CO2（g）△H=b kJ?mol-1 ②
C（石墨）+O2（g）=CO2（g）△H=c kJ?mol-1 ③
依据热化学方程式和盖斯定律：③×6-②×6-①×2得到：4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H=（6c-6b-2a） kJ/mol，
故答案为：6c-6b-2a；
Ⅱ．A．C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H＞0为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，故A错误；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H2O（l）△H＜0不属于氧化还原反应，不能设计为原电池，故B错误；
C．2H2O（l）=2H2（g）+O2（g）△H＞0为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，故C错误；
D．CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H＜0为氧化还原反应，为放热反应，能设计为原电池，故D正确；
正极氧气放电与氢离子形成水，正极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，
故答案为：D；O2+4H++4e-=2H2O；
Ⅲ．（1）1g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出142.9kJ的热量，4g氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出571.6kJ的热量，反应的热化学方程式为：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol；
故答案为：2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-571.6kJ/mol；
（2）①A．可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），即υ正（N2）=
| 1 |
| 2 |
B．可逆反应达到平衡状态时，各种物质的物质的量不再发生变化，不一定相等，故B错误；
C．该反应是反应前后气体的物质的量减少的反应，所以混合气体的物质的量不再变化，说明反应达到平衡，故C正确；
D．由于气体的总质量不变，容器的体积不变，则无论是否达到平衡状态，气体的密度都不变，则不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故D错误；
故选C；
②由图象可知，t1时正逆反应速率都增大，则可能为加压或升温，该反应为放热反应，升高温度，逆向移动，逆反应速率大于正反应速率，与图象不符，该反应是气体体积缩小的反应，加压正向移动，则正反应速率大于逆反应速率，与图象符合，则应为加压；显然图象中的t3时为升高温度，t1时加压正向移动，氨气的含量增大，t3时为升高温度，化学平衡逆向移动，氨气的含量降低，即t2-t3一段时间平衡混合物中NH3的含量最高，
故答案为：t2-t3；升高温度；
③N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）
开始（mol/L） 4a 8a 0
反应（mol/L） 2a 6a 4a
平衡（mol/L） 2a 2a 4a
所以化学平衡常数K=
| (4a)2 |
| 2a ×(2a)3 |
| 1 |
| a2 |
故答案为：
| 1 |
| a2 |
点评：本题考查了热化学反应方程式的书写、盖斯定律的运用、化学平衡的判断，影响化学反应平衡的因素、图象分析，化学平衡三段式计算等知识点，注重了高考的热点来考查学生，有利于学生巩固基础知识和基本技能．
练习册系列答案
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