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【题目】(I)利用反应CuSO4+Fe===Cu+FeSO4可设计为原电池。

(1)负极材料是________(写名称),电极反应为__________________________________。

(2)正极电极反应式为______________________。

(3)溶液中SO42-向________极移动。

(II)工业合成氨反应:N2+3H22NH3是一个放热的可逆反应,反应条件是高温、高压,并且需要合适的催化剂。

(4)如果将1 mol N2和3 mol H2混合,使其充分反应,放出的热量总理论数值,其原因是____________________________。

(5)实验室模拟工业合成氨时,在容积为2 L的密闭容器内,反应经过10 min后,生成10 mol NH3,则用N2表示的化学反应速率为________mol·L-1·min-1。

(6)一定条件下,当合成氨的反应达到化学平衡时,下列说法正确的是________。

a.正反应速率和逆反应速率相等 b.正反应速率最大,逆反应速率为0

c.反应达到最大限度 d.N2和H2的浓度相等

e.生成1 mol N2的同时,消耗2 mol NH3 f.生成3 mol H2的同时,生成2 mol NH3

【答案】铁 Fe-2e-===Fe2+ Cu2++2e-===Cu 负 该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全反应,因此放出的能量总是小于理论数值 0.25 acf

【解析】

(I)(1)该反应中,铁失电子发生氧化反应而作负极,负极上电极反应式为:Fe-2e-═Fe2+;

(2)不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极,可选铜作正极;硫酸铜作电解质溶液,正极上铜离子得电子发生还原反应,电极反应式为:Cu2++2e-═Cu;

(3) 在原电池中,溶液中阴离子SO42-向负极移动;

(II)(4)该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全反应,因此放出的能量总是小于理论数值;

(5)v(NH3)===0.5mol/(Lmin),

v(N2) =v(NH3),所以v(N2)=0.25mol/(Lmin);

(6)a.正反应速率和逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态,正确;

b.正反应速率最大,逆反应速率为0,是指反应开始时的状态,反应没有达到平衡状态,错误;

c.N2的转化率达到最大值,说明反应达到平衡状态,正确;

d.N2和H2的浓度相等,反应不一定达到平衡状态,错误;

e.N2、H2和NH3的体积分数相等,不能说明其保持不变,无法判断是否达到平衡状态,错误;

f.反应达到最大限度,说明反应达到平衡状态,正确;

故答案为:acf。

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