Question

【題目】（1）在2L恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)2NO（g）+O2（g）2NO2（g）．

①某溫度時，按物質(zhì)的量比2：1充入NO和O2開始反應(yīng)，n（NO）隨時間變化如表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.007	0.006	0.006	0.006

0～4s內(nèi)以O2濃度變化表示的反應(yīng)速率為________．

②能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是________．

A．氣體顏色保持不變 B．氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變

C．υ正（NO）=2υ正（O2） D．氣體壓強(qiáng)保持不變

③已知：K300℃＞K400℃．下列措施能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大且平衡向正反應(yīng)方向移動的是_______．

A、升高溫度 B、充入Ar使壓強(qiáng)增大

C、選擇高效催化劑 D、充入NO使壓強(qiáng)增大

（2）甲烷燃料電池可以提升能量利用率．如圖是利用甲烷燃料電池電解100ml 1mol/L食鹽水，電解一段時間后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣2.24L（設(shè)電解后溶液體積不變）．

①甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：____________________________________________．

②電解后溶液的pH=________（忽略氯氣與氫氧化鈉溶液反應(yīng)）．

（3）在化學(xué)反應(yīng)中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些分子稱為活化分子，使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ/mol表示．請認(rèn)真觀察如圖，然后回答問題：

①下列3個反應(yīng)中符合示意圖描述的反應(yīng)的是 ___________（填代號）．

A、鋁粉與Fe2O3反應(yīng) B、用水稀釋濃硫酸溶液 C、灼熱的碳與CO2反應(yīng)

②以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法．已知：

CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+306kJ/mol

CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+240kJ/mol

CH4（g）與H2O（g）反應(yīng)生成CO2（g）和H2（g）的熱化學(xué)方程式為_______________________．

Answer 1

【答案】 0.000875mol/（L·s） A B D D CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ pH=14 A CH4 （g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+372kJ/mol

【解析】（1）本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、勒夏特列原理，①0－4s消耗的NO物質(zhì)的量為(0.02－0.006)mol=0.014mol，同時消耗氧氣的物質(zhì)的量為0.014/2mol=0.007mol，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(O2)=0.007/(4×2)mol/(L·s)=0.000875 mol/(L·s)；②A、NO2為紅棕色氣體，其余為無色氣體，因此當(dāng)氣體顏色不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A正確；B、組分都是氣體，則氣體質(zhì)量保持不變，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，即氣體物質(zhì)的量發(fā)生改變，根據(jù)平均摩爾質(zhì)量的定義，因此當(dāng)平均摩爾質(zhì)量不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B正確；C、用不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率表示達(dá)到平衡，要求反應(yīng)方向是一正一逆，υ正（NO）、υ正（O2）都是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故C錯誤；D、壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，因此當(dāng)壓強(qiáng)不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；③平衡常數(shù)只受溫度的影響，K300℃>K400℃，說明此反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A、升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，但平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故A錯誤；B、恒容狀態(tài)下，充入非反應(yīng)氣體，組分的濃度不變，化學(xué)反應(yīng)速率不變，化學(xué)平衡不移動，故B錯誤；C、催化劑只加快反應(yīng)速率，但對化學(xué)平衡的移動無影響，故C錯誤；D、充入NO，增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大 ，平衡向正反應(yīng)方向移動，故D正確；（2）本題考查電極反應(yīng)式的書寫以及電解原理，①燃料電池中通燃料的一極為負(fù)極，即通甲烷一極為負(fù)極，因為環(huán)境是酸性環(huán)境，因此負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e－+2H2O=CO2+8H＋；②電解飽和食鹽水，陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，Cl－物質(zhì)的量為100×10－3×1mol=0.1mol，0.1mol全部電解轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量0.1mol，此時產(chǎn)生氫氣的體積為0.1×22.4/2L=1.12L<2.24L，說明電解完食鹽水后，繼續(xù)電解了一部分水，當(dāng)Cl－全部電解完后，產(chǎn)生n(OH－)=0.1mol，因為體積不變，因此c(OH－)=1mol·L－1，pH=14；（3）本題考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，①根據(jù)圖像，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，說明此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A、鋁粉與Fe2O3反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，故A正確；B、用水稀釋濃硫酸，雖然是放熱過程，但屬于物理變化，故B錯誤；C、灼熱的碳與CO2反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故C錯誤；②CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）①，CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）②，根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)方程式，①×2－②得出：CH4 （g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+372kJ·mol－1。