Question

8．（1）已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol
H₂（g）═H₂（l），△H=-0.92kJ/mol
O₂（g）═O₂（l），△H=-6.84kJ/mol
請寫出液氫和液氧生成氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）=H₂O（g）△H=-237.46KJ/mol
（2）氫氣、氧氣不僅燃燒時能釋放熱能，二者形成的原電池還能提供電能，美國的探月飛船“阿波羅號”使用的就是氫氧燃料電池，電解液為KOH溶液，正極發(fā)生的電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．
（3）一定溫度下，在2L密閉容器中NO₂和O₂可發(fā)生下列反應(yīng)：
4NO₂（g）+O₂（g）?2N₂O₅（g）
已知體系中n（NO₂）隨時間變化如表：

t（s）	0	500	1000	1500
n（NO2）（ml）	20	13.96	10.08	10.08

①寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：K=$\frac{{C}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{C}^{4}（N{O}_{2}）×C（{O}_{2}）}$，已知：K_300℃＞K_350℃，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)
②達到平衡后，NO₂的轉(zhuǎn)化率為49.6%，此時若再通入量氮氣，則NO₂的轉(zhuǎn)化率將不變（填“增大”、“減小”、“不變”）；
③右圖中表示N₂O₅的濃度的變化曲線是c；
用O₂表示從0～500s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v=1.51×10^-3mol/（L•s）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)已知方程式構(gòu)建目標方程式結(jié)合蓋斯定律進行計算；
（2）燃料電池的負極是燃料失電子的氧化反應(yīng)，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，總反應(yīng)為燃燒反應(yīng)，在堿性環(huán)境中氧氣得電子生成氫氧根離子；
（3）①根據(jù)平衡常數(shù)表達式的書寫來解答；根據(jù)升高溫度平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，再根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響；
②根據(jù)表格可知1000S時反應(yīng)達到平衡，根據(jù)轉(zhuǎn)化率的公式求解；根據(jù)再通入一定量氮氣，沒有引起體系中4NO₂（g）+O₂ （g）?2N₂O₅（g）各物質(zhì)濃度的變化；
③根據(jù)反應(yīng)物的濃度在減少，生成物的濃度再增加，以及利用系數(shù)之比等于化學(xué)反應(yīng)速率之比來求解；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率V=$\frac{△c}{△t}$，利用表格數(shù)據(jù)來求NO₂的速率，然后利用系數(shù)之比等于化學(xué)反應(yīng)速率之比來求O₂的速率．

解答 解：（1）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol
②H₂（g）═H₂（l），△H=-0.92kJ/mol
③O₂（g）═O₂（l），△H=-6.84kJ/mol
由①-②-③×$\frac{1}{2}$得：H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）=H₂O（g）△H=（-241.8kJ/mol）-（-0.92kJ/mol）-（-6.84kJ/mol）×$\frac{1}{2}$=-237.46KJ/mol，
故答案為：H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）=H₂O（g）△H=-237.46KJ/mol；
（2）氫氧燃料電池中，H₂在反應(yīng)中被氧化，應(yīng)從負極通入，又因為是KOH溶液，不可能生成H⁺，負極反應(yīng)為2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，正極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，總反應(yīng)為2H₂+O₂=2H₂O，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物的濃度系數(shù)次方之積除以反應(yīng)物的濃度系數(shù)次方之積，所以K=$\frac{{C}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{C}^{4}（N{O}_{2}）×C（{O}_{2}）}$；升高溫度平衡常數(shù)減小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，而升高溫度平衡向吸熱的方向移動，所以逆反應(yīng)吸熱，則正反應(yīng)放熱，
故答案為：$\frac{{C}^{2}（{N}_{2}{O}_{5}）}{{C}^{4}（N{O}_{2}）×C（{O}_{2}）}$；放；
②根據(jù)表格可知1000S時反應(yīng)達到平衡，已反應(yīng)的NO₂為：20mol-10.08mol=9.92mol，NO₂的轉(zhuǎn)化率為$\frac{9.92mol}{20mol}$×100%=49.6%；再通入一定量氮氣，沒有引起體系中4NO₂（g）+O₂ （g）?2N₂O₅（g）各物質(zhì)濃度的變化，所以平衡不移動，轉(zhuǎn)化率不變，
故答案為：49.6%；不變；
③因反應(yīng)物的濃度在減少，生成物的濃度再增加，根據(jù)方程式可知O₂是NO₂的反應(yīng)速率的$\frac{1}{4}$，N₂O₅和NO₂的反應(yīng)速率的$\frac{1}{2}$，則a為NO₂的變化曲線；c為N₂O₅的變化曲線，d為氧氣的變化曲線，0～500s內(nèi)反應(yīng)的平均速率v（NO₂）=$\frac{\frac{20mol-13.96mol}{2L}}{500S}$=6.04×10^-3mol/（L•s），v（O₂）=v（NO₂）×$\frac{1}{4}$=1.51×10^-3mol/（L•s），
故答案為：c；1.51×10^-3mol/（L•s）．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式、氫氧燃料電池、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動、化學(xué)反應(yīng)速率的計算等，題目較為綜合，題目難度中等，注意蓋斯定律的熟練應(yīng)用以及化學(xué)平衡的有關(guān)計算，為高頻考點．