化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用．氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
I．氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)（圖中所用電極均為惰性電極）：
（1）對于氫氧燃料電池中，下列表達(dá)不正確的是
CD
CD

A．a(chǎn)電極是負(fù)極，OH-移向負(fù)極
B．b電極的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．電池總反應(yīng)式為：2H2+O2
 點(diǎn)燃 
.
 
2H2O
D．電解質(zhì)溶液的pH保持不變
E．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置
（2）上圖裝置中盛有100mL、0.1mol?L-1AgNO3溶液，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，則此時(shí)上圖裝置中溶液的pH=
1
1
  （溶液體積變化忽略不計(jì)）
II氫氣是合成氨的重要原料．工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.20kJ?mol-1．
（1）下列事實(shí)中，不能說明上述可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡的是
②③
②③
（填序號）
①單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2
②單位時(shí)間內(nèi)生成n mol N-H的同時(shí)生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1：3：2
④N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變
⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變
（2）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2L的密閉容器中進(jìn)行，測得如下數(shù)據(jù)：

時(shí)間（h）
物質(zhì)的量（mol）		 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0 0.20 N2 1.00 1.00
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：
①反應(yīng)進(jìn)行到2小時(shí)時(shí)放出的熱量為
27.66kJ
27.66kJ

②此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
4
27
4
27
（保留兩位小數(shù)）
③反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol，化學(xué)平衡將向
正反應(yīng)
正反應(yīng)
  方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”、“不移動(dòng)”）．
分析：I．（1）氫氧燃料電池中，通入氫氣的電極是負(fù)極，通入氧氣的電極是正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時(shí)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，導(dǎo)致溶液體積增大氫氧根離子濃度減小，pH發(fā)生變化，燃料電池不需要將氧化劑和還原劑儲藏在電池內(nèi)部；
（2）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒結(jié)合電解池反應(yīng)式計(jì)算生成硝酸的物質(zhì)的量濃度，再根據(jù)pH的計(jì)算公式計(jì)算；
II（1）達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、物質(zhì)的量、百分含量不變，對于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等的反應(yīng)來說，達(dá)到平衡時(shí)，壓強(qiáng)也不變；
（2）①根據(jù)氫氣和反應(yīng)熱之間的關(guān)系計(jì)算；
②先計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再根據(jù)平衡常數(shù)公式計(jì)算；
③根據(jù)濃度商和平衡常數(shù)的相對大小判斷，當(dāng)濃度商小于平衡常數(shù)，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)濃度商大于平衡常數(shù)則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)濃度商等于平衡常數(shù)則達(dá)到平衡狀態(tài)．
解答：解：I．（1）A．燃料電池中通入燃料的電極是負(fù)極，所以a電極是負(fù)極，原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中OH-移向負(fù)極，故正確；
B．通入氧氣的電極是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以b電極的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-，故正確；
C．該原電池反應(yīng)不需要點(diǎn)燃，其電池總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O，故錯(cuò)誤；
D． 燃料電池放電時(shí)生成水，溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變，但溶液的體積增大，所以電解質(zhì)的物質(zhì)的量濃度減小，則溶液的pH減小，故錯(cuò)誤；
E．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置，（2）只需要不斷補(bǔ)充氧化劑和還原劑即可，故正確；
故選CD；
（2）當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=
0.112L
22.4L/mol
×2=0.01mol，
電解硝酸銀溶液的電池反應(yīng)式為4AgNO3+2H2O=4Ag+4HNO3+O2↑，設(shè)硝酸的物質(zhì)的量濃度為xmol/L，
4AgNO3+2H2O=4Ag+4HNO3+O2↑  轉(zhuǎn)移電子
               4mol        4mol
               0.1xmol     0.01mol
x=
0.01mol×4mol
4mol×0.1mol
=0.1，
所以硝酸的物質(zhì)的量濃度是0.1mol/L，則溶液的pH=1，
故答案為：1；
II（1）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
①當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2時(shí)，說明反應(yīng)v正=v逆，達(dá)到平衡狀態(tài)，故不選；
②當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)生成6n mol N-H的同時(shí)生成n mol N≡N時(shí)該反應(yīng)才達(dá)到平衡狀態(tài)，所以單位時(shí)間內(nèi)生成n mol N-H的同時(shí)生成n mol N≡N時(shí)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故選；
③無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，同一時(shí)間段內(nèi)用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比都為1：3：2，
所以不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故選；
④但反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化則N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變，所以能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故不選；
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒，反應(yīng)前后混合物的質(zhì)量不變，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變化，其平均相對分子質(zhì)量就不再改變，所以能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故不選；
⑥但反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，所以混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變時(shí)說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故不選；
故選②③；
（2）①2小時(shí)時(shí)參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量=（4.50-3.60）mol=0.90mol，有3mol氫氣參加反應(yīng)時(shí)放出92.2kJ能量，
當(dāng)0.90mol氫氣參加反應(yīng)時(shí)放出熱量=
92.2kJ×0.90mol
3mol
=27.66kJ，故答案為：27.66kJ；
②當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到3小時(shí)時(shí)，生成氨氣1.00mol，則參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量=
1.00mol
2
×3=1.50mol，n4=4.5mol-1.5mol=3.00mol，n3=1.50mol-
1.00mol
2
×1=1.00mol，3、4小時(shí)時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，所以該反應(yīng)在第三小時(shí)時(shí)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時(shí)c（NH3）=
1.00mol
2L
=0.5mol/L，c（H2）=
3.00
2
mol/L=1.5mol/L，c（N2）=
1.00
2
mol/L
=0.5 mol/L，K=
(0.5)2
0.5×(1.5)3
=
4
27
，故答案為：
4
27
；
③反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol，c（NH3）=1mol/L，c（H2）=2mol/L，c（N2）=1mol/L，
濃度商=
1×1
1×23
=
1
8
＜K，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：正反應(yīng)．
點(diǎn)評：本題考查原電池原理和化學(xué)平衡移動(dòng)等知識點(diǎn)，明確化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法，知道有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，為高考的熱點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)掌握．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用．氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
Ⅰ（1）在298K、101kPa時(shí)，2g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量．則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
．
氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖飽和食鹽水電解實(shí)驗(yàn)（圖中所用電極均為惰性電極）．分析該裝置、回答下列問題：
（2）氫氧燃料電池中，a電極為電池的是
負(fù)極
負(fù)極
（填“正極”或“負(fù)極”），氣體M的分子式
H2
H2
，a電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：
H2+OH--2e-=2H2O
H2+OH--2e-=2H2O
．
（3）若右上圖裝置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，電解一段時(shí)間后須加入10.0mol/L鹽酸溶液50mL（密度為1.02g/mL）才能使溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)．則在此電解過程中導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為
4.14
4.14
mol．（保留小數(shù)點(diǎn)后2位）
Ⅱ氫氣是合成氨的重要原料．工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是：
N2（g）+3H2（g）?2NH3 （g）△H=-92.2kJ?mol-1
（4）下列事實(shí)中，不能說明上述可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是
③④
③④
．
①N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變；
②單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2；
③單位時(shí)間內(nèi)生成3n mol N-H鍵的同時(shí)生成n mol N≡N；
④用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1：3：2；
⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變；
⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變．
（5）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2.00L的密閉容器中反應(yīng)，測得如下數(shù)據(jù)：
物質(zhì)的量/（mol）/時(shí)間（h） 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0.00 0.20 n2 1.00 1.00
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：
①反應(yīng)進(jìn)行到2小時(shí)時(shí)放出的熱量為
27.7
27.7
kJ．
②0～1小時(shí)內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率
0.05
0.05
mol?L-1?h-1．
③此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K═
0.15
0.15
（保留兩位小數(shù)）．
④反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2 和NH3各1mol，化學(xué)平衡向
正反應(yīng)
正反應(yīng)
方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”或“不移動(dòng)”．）

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

（2008?南京一模）化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用．
（1）蘊(yùn)藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀像冰的甲烷水合物固體．甲烷氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3kJ/mol．
356g“可燃冰”（分子式為CH4?9H2O）釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態(tài)水．放出的熱量為
1780.6kJ
1780.6kJ
．
（2）某種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一電極通入液化石油氣（以C4H10表示），電池的電解質(zhì)是摻入了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下傳導(dǎo)O2-．
已知該電池負(fù)極的電極反應(yīng)為：C4H10+2O2--4e-=CO2+H2O，則該電池正極的電極反應(yīng)式為
O2+4e-=2O2-
O2+4e-=2O2-
，電池工作時(shí)，固體電解質(zhì)里的O2-向
負(fù)
負(fù)
極移動(dòng)．
（3）已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
①T℃時(shí)，在一定體積的容器中，通入一定量的CO（g）和H2O（g），發(fā)生反應(yīng)并保持溫度不變，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如下表：T℃時(shí)物質(zhì)的濃度（mol/L）變化
時(shí)間/min CO H2O（g） CO2 H2
0 0.200 0.300 0 0
2 0.138 0.238 0.062 0.062
3 0.100 0.200 0.100 0.100
4 0.100 0.200 0.100 0.100
5 0.116 0.216 0.084 C1
6 0.096 0.266 0.104 C2
第5、6min時(shí)的數(shù)據(jù)是保持溫度和體積不變時(shí)，改變某一條件后測得的．第4～5min之間，改變的條件是
增加H2濃度
增加H2濃度
，第5～6min之間，改變的條件是
增加H2O（g）濃度
增加H2O（g）濃度
．T℃時(shí)該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)是
0.5
0.5
．
②已知420℃時(shí)，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)為9．如果反應(yīng)開始時(shí)，CO和H2O（g）的濃度都是0.01mol/L，則CO在此條件下的轉(zhuǎn)化率為
75%
75%
．
③397℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為12，請判斷該反應(yīng)的△H
＜
＜
0（填“＞”、“=”、“＜”）．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分重要的作用．
（1）蘊(yùn)藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀酷似冰的甲烷水合物．我國南海海底有豐富的“可燃冰”資源．取365g分子式為CH4?9H2O的“可燃冰”，將其釋放的甲烷完全燃燒生成CO2和H2O（l），可放出1780.6kJ的熱量，則甲烷燃燒的熱化學(xué)方程式為
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3 kJ?mol-1
CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.3 kJ?mol-1
．
（2）甲醇是重要的基礎(chǔ)化工原料，又是一種新型的燃料，制取甲醇的傳統(tǒng)方法是采用CuO-ZnO/γ-Al2O3為催化劑，合成反應(yīng)為：CO+2H2
催化劑
.
加熱加壓
CH3OH．生產(chǎn)中一些工藝參數(shù)如圖所示．該反應(yīng)為
放熱
放熱
（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．說明你作出判斷的依據(jù)
由圖知，不論在何種壓強(qiáng)下，都是溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越小
由圖知，不論在何種壓強(qiáng)下，都是溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越小
．
最近有人制造了一種燃料電池，一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極加入甲醇，電池的電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-離子．該電池的正極反應(yīng)式為
O2+4e-=2O2-
O2+4e-=2O2-
．電池工作時(shí)，固體電解質(zhì)里的O2-向
負(fù)
負(fù)
極推動(dòng)．

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科目：高中化學(xué) 來源：2010年寧波市八校高二下學(xué)期期末聯(lián)考化學(xué)試題 題型：實(shí)驗(yàn)題

（18分）化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用。氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。
Ⅰ （1）在298K、101kPa時(shí)，2g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量。則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：                                          。
氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景。現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖飽和食鹽水電解實(shí)驗(yàn)（圖中所用電極均為惰性電極）。分析該裝置、回答下列問題：

（2）氫氧燃料電池中，a電極為電池的是      （填“正極”或“負(fù)極”），氣體M的分子式        ，a電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：                            。
（3）若右上圖裝置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，電解一段時(shí)間后須加入10.0mol/L鹽酸溶液50mL(密度為1.02g/mL)才能使溶液恢復(fù)至原來狀態(tài)。則在此電解過程中導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為        mol。（保留小數(shù)點(diǎn)后2位）
Ⅱ 氫氣是合成氨的重要原料。工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是：
N2（g）＋3H2(g)2NH3 (g) ΔH＝－92.2kJ·mol－1
(4)下列事實(shí)中，不能說明上述可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是        。
① N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變；
② 單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2；
③ 單位時(shí)間內(nèi)生成3n mol N—H鍵的同時(shí)生成n mol N≡N；
④ 用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1：3：2；
⑤ 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變；
⑥ 混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變。
（5）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2.00L的密閉容器中反應(yīng)，測得如下數(shù)據(jù)：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：
①反應(yīng)進(jìn)行到2小時(shí)時(shí)放出的熱量為      kJ。
②0~1小時(shí)內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率       mol·L-1·h-1。
③此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K==            （保留兩位小數(shù)）。
④反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2和NH3各1 mol，化學(xué)平衡向   方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”或“不移動(dòng)”。）

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