Question

【題目】從能量的變化和反應的快慢等角度研究化學反應具有重要意義。

(1)已知一定條件下，反應N2+3H2=2NH3為放熱反應：

①下圖能正確表示該反應中能量變化的是____；

②根據下表數據，計算生成1 molNH3時該反應放出的熱量為____kJ；

③一定溫度下，將3 molH2和1 molN2通入容積為2L的密閉容器中發生反應，5 min達到平衡，測得c(NH3)=0.6 mol／L，則0至5 min時v(N2)=___，達到平衡時H2的轉化率為____。

(2)某興趣小組為研究原電池原理，設計如圖裝置。

①a和b用導線連接，Cu極為原電池____極（填“正”或“負”），電極反應式是____；Al極發生____（填“氧化”或“還原”）反應，其電極反應式為____，溶液中SO42-移向____（填“Cu”或“Al”極）。溶液pH____（填增大或減小）；當負極金屬溶解5.4g時，____NA電子通過導線。

②不將a、b連接，請問如何加快Al與稀硫酸的反應速率？_______________

Answer 1

【答案】 A 46 0.06mol/(L·min) 60％ 正 2H++2e-=H2↑ 氧化 Al-3e-=Al3+ Al 增大 0.6 往溶液里滴入少量硫酸銅溶液；或將銅棒直接靠在鋁棒上

【解析】（1）①根據反應放熱判斷；

②根據ΔH＝反應物的化學鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學鍵形成釋放的能量計算；

③根據反應速率之比是化學計量數之比計算；根據氫氣的消耗量和起始量計算轉化率；

（2）①原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應，正極發生得到電子的還原反應，據此判斷。

②根據原電池可以加快反應速率分析。

（1）①由于該反應是放熱反應，則反應物的總能量高于生成物的總能量，A符合；

②根據鍵能可知該反應的反應熱△H＝（3×436+956－2×3×391）kJ/mol＝－92kJ/mol，所以生成1 molNH3時該反應放出的熱量為46kJ；

③一定溫度下，將3 molH2和1 molN2通入容積為2L的密閉容器中發生反應，5 min達到平衡，測得c(NH3)=0.6 mol／L，則用氨氣表示的反應速率是0.6mol/L÷5min＝0.12 mol/(L·min)。又因為反應速率之比是化學計量數之比，則0至5 min時v(N2)= 0.12 mol/(L·min)÷2＝0.06mol/(L·min)；達到平衡時生成氨氣是0.6mol/L×2L＝1.2mol，根據方程式可知消耗氫氣是1.8mol，則H2的轉化率為1.8mol/3mol×100%＝60%。

（2）①a和b用導線連接構成原電池，鋁的金屬性強于銅，則Cu極為原電池正極，溶液中的氫離子放電，電極反應式是2H++2e-=H2↑；Al極是負極，發生失去電子的氧化反應，其電極反應式為Al-3e-=Al3+，溶液中SO42-移向負極，即向Al電極移動；由于正極氫離子放電，則溶液pH增大；當負極金屬溶解5.4g時，即消耗金屬鋁是5.4g÷27g/mol＝0.2mol，則有0.6NA電子通過導線。

②如果不將a、b連接，要加快Al與稀硫酸的反應速率，根據原電池的工作原理可知可以采取的措施是往溶液里滴入少量硫酸銅溶液或將銅棒直接靠在鋁棒上。