Question

【題目】能源的開發利用與人類社會的可持續性發展息息相關．
（1）①Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=a kJmol﹣1
②CO（g）+ O2（g）=CO2（g）△H2=b kJmol﹣1
③4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H3=ckJmol﹣1
則C的燃燒熱kJmol﹣1
依據原電池的構成原理，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是（填序號）．
A．C（s）+CO2（g）═2CO（g）
B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）
C．2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）
D．2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）
若以熔融的K2C03與C02為反應的環境，依據所選反應設計成一個原電池，請寫出該原電池的負極反應： ．
（2）某實驗小組模擬工業合成氨反應N2+3H2 2NH3 △H=92.4 kJmol﹣1 ， 開始他們將N2和H2混合氣體20mol（體積比1：1）充入5L合成塔中．反應前壓強為P．，反應過程中壓強用P表示，反應過程中P/P．與時間t的關系如圖2所示．請回答下列問題：

①反應達平衡的標志是（填字母代號） ．
A．壓強保持不變
B．氣體密度保持不變
C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②2min時，以C（N2）變化表示的平均反應速率為 ．
③若提高N2的轉化率可采取的措施有 ．
A．向體系中按體積比1：1再充入N2和H2
B．分離出NH3
C．升高溫度
D．充入He氣使壓強增大
E．加入一定量的N2 ．

Answer 1

【答案】
（1）；D；CO﹣2e﹣+CO32﹣=2CO2
（2）AC；0.1mol?L﹣1?min﹣1；AB
【解析】解：（1）①Fe2O3（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H1=akJmol﹣1②CO（g）+ O（g）=CO2（g）△H=bKJ/mol
③4Fe（s）+3O2（g）=2Fe2O3（s）△H3=ckJmol﹣1
依據蓋斯定律①×2+②×6+③，6C（s）+6O2（g）=6CO2（g）△H=（2a+6b+c）kJmol﹣1
碳的燃燒熱C（s）+O2（g）=CO2（g）△H= kJmol﹣1
所以答案是： ；
電池的構成原理是自發進行的氧化還原化學反應在理論上可以設計成原電池
A．C（s）+CO2（g）═2CO（g），是吸熱反應，不能涉及成原電池，故A不符合；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H2O（l）是復分解反應，不是氧化還原反應，故B不符合；
C．2H2O（l）═2H2（g）+O2（g）反應是非自發進行的氧化還原反應，故C不符合；
D．2CO（g）+O2（g）═2CO2（g），反應是自發進行的氧化還原反應，故D符合；
一氧化碳燃料電池在熔融的K2CO3與CO2為反應的環境中，傳到離子為碳酸根離子，負極是一氧化碳失電子生成二氧化碳，電極反應為：CO﹣2e﹣+CO32﹣=2CO2 ；
所以答案是：D；CO﹣2e﹣+CO32﹣=2CO2 ；（2）①氮氣和氫氣合成氨氣的反應是氣體體積減小的放熱反應，反應達到平衡的標志是正逆反應速率相同，各組分含量保持不變；
A．反應是氣體體積變化的反應，壓強保持不變說明反應達到平衡，故A正確；
B．反應過程中氣體質量不變，體積不變，反應過程中密度不變，氣體密度保持不變，不能說明反應達到平衡，故B錯誤；
C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍，說明正逆反應反應速率相同，反應達到平衡，故C正確；
所以答案是：AC； ②2min時壓強之比為P；Po=0.9，相同條件下氣體物質的量之比等于壓強之比，設反應后的氣體物質的量為n，則P：Po=n：20=0.9，n=18mol，反應前后物質的量減小2mol，依據反應的過程分析，減少的物質的量為生成的氨氣物質的量，氨氣表示的反應速率= =0.2mol/Lmin，依據反應速率之比等于化學方程式系數之比得到氮氣表示的反應速率為0.11molL﹣1min﹣1；
所以答案是：0.1molL﹣1min﹣1；③提高N2的轉化率可采取的措施是平衡正向進行
A．向體系中按體積比1：1再充入N2和H2，恒溫恒容容器中計入銅比例的起始量相當于增大壓強，平衡正向進行，氮氣的轉化率增大，故A符合；
B．分離出NH3 ， 平衡正向進行，氮氣的轉化率增大，故B符合；
C．反應是吸熱反應，升高溫度平衡逆向進行，氮氣的轉化率減小，故C不符合；
D．充入He氣使壓強增大，恒溫恒容容器中 氣體分壓不變，平衡不動，故D不符合；
E．加入一定量的N2，提高氫氣的轉化率，打不起的轉化率減小，故E不符合；
所以答案是：AB．
【考點精析】關于本題考查的化學平衡狀態本質及特征和化學平衡狀態的判斷，需要了解化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；狀態判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正確答案．