Question

【題目】碳、氮廣泛的分布在自然界中，碳、氮的化合物性能優(yōu)良，在工業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有重要用途。

（1）氮化硅（Si3N4）是一種新型陶瓷材料，它可由SiO2與過(guò)量焦炭在1300～1700oC的氮?dú)饬髦蟹磻?yīng)制得：3SiO2（s）+6C（s）+2N2（g） Si3N4（s）+6CO（g）。⊿H ＝-1591．2 kJ/mol，則該反應(yīng)每轉(zhuǎn)移1mole—，可放出的熱量為 。

（2）某研究小組現(xiàn)將三組CO（g）與H2O（g）的混合氣體分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），得到如下數(shù)據(jù)：

① 實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，前5min的反應(yīng)速率v（CO2）＝ 。

②900℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K =

③下列能判斷實(shí)驗(yàn)Ⅱ已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。

a．容器內(nèi)CO、H2O、CO2、H2的濃度不再變化

b．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化

c．混合氣體的密度保持不變

d．v正（CO） ＝v逆（CO2）

e．容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化

④若實(shí)驗(yàn)Ⅲ的容器是絕熱的密閉容器，實(shí)驗(yàn)測(cè)得H2O（g）的轉(zhuǎn)化率H2O%隨時(shí)間變化的示意圖如下圖所示，則b點(diǎn)v正 v逆（填“＜”、“＝”或“＞”），t3～t4時(shí)刻，H2O（g）的轉(zhuǎn)化率H2O%降低的原因是 。

（3）利用CO與H2可直接合成甲醇，下圖是由“甲醇-空氣”形成的綠色燃料電池的工作原理示意圖，寫(xiě)出以石墨為電極的電池工作時(shí)正極的電極反應(yīng)式 ，利用該電池電解1L 0．5mol/L的CuSO4溶液，當(dāng)消耗560mLO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，電解后溶液的pH＝ （溶液電解前后體積的變化忽略不計(jì)）。

Answer 1

【答案】（1）132.6kJ；（2）① 0.15mol·L-1·min-1 ；②K= 1/ 3；③ad；④＞，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，因反應(yīng)為放熱反應(yīng)且反應(yīng)容器為絕熱容器，故容器內(nèi)溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行；（3）O2+4e-+4H+＝2H2O，1。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式，轉(zhuǎn)移12mole－放出1591.2kJ的熱量，則轉(zhuǎn)移1mole－放出的熱量為132.6kJ；（2）①v（CO）=（2－0.5）/（2×5）mol/（L·min）=0.15 mol/（L·min），根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v（CO2）=c（CO）=0.15mol/（L·min）；②達(dá)到平衡時(shí)，n（CO2）=（1－0.5）mol=0.5mol，n（H2O）=（2－0.5）mol=1.5mol，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，K=1/3；③a、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，當(dāng)組分的濃度不再改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；b、反應(yīng)前后氣體系數(shù)系數(shù)之和相等，壓強(qiáng)不再改變，不能作為達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志，故錯(cuò)誤；c、根據(jù)密度的定義，組分都是氣體，則氣體質(zhì)量不變，是恒容狀態(tài)下，體積不變，因此密度不變，不能說(shuō)明達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；d、用不同物質(zhì)的反應(yīng)速率判斷達(dá)到平衡，要求反應(yīng)方向是一正一逆，且速率之比等于系數(shù)之比，故正確；e、M=m/n，組分都是氣體，則氣體質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，則氣體總物質(zhì)的量的不變，摩爾質(zhì)量不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；④b點(diǎn)沒(méi)有達(dá)到平衡，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，即v正＞v逆；這是絕熱容器，此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)；（3）根據(jù)電池工作原理，環(huán)境是酸性環(huán)境，因此正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，560mL氧氣得到電子物質(zhì)的量為560×10－3×4/22.4mol=0.1mol，陽(yáng)極上的反應(yīng)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，產(chǎn)生n（H＋）=0.1mol，c（H＋）=0.1/1mol·L－1=0.1mol·L－1，則pH=1.