Question

氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
（1）氫氣燃燒熱值高．實(shí)驗(yàn)測得，在常溫常壓下，1g H₂完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9kJ熱量．則表示H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式為

 

（2）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1所示實(shí)驗(yàn)：

①氫氧燃料電池中，正極的電極反應(yīng)式為

 

②圖1裝置中，某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則a極上消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L
（3）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化方程式如下：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ/mol
當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N₂、H₂和NH₃的量），反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示．如圖中t₁時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是

 

，其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量，2g氫氣燃燒生成液態(tài)水放熱285.8KJ，燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫；
（2）①氫氧燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；
②依據(jù)電子守恒建立關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算；
（3）根據(jù)圖象分析影響平衡的因素．

解答： 解：（1）1g氫氣完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量，2g氫氣燃燒生成液態(tài)水放熱285.8KJ，則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，
故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（2）①氫氧燃料電池正極上氧氣的電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH^-，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂0+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂0+4e^-=4OH^-；
②某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2g物質(zhì)的量為0.05mol，電極反應(yīng)為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu-2e^-=Cu²⁺；則a極上是原電池的正極反應(yīng)為：O₂+2H₂0+4e^-=4OH^-，依據(jù)電子守恒得到：O₂～2Cu，所以消耗的O₂物質(zhì)的量為0.025mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案為：0.56；
（3）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，依據(jù)反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系圖象分析，t₁時(shí)正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動(dòng)，引起平衡移動(dòng)的條件可能是增大壓強(qiáng)；t₁-t₂平衡正向移動(dòng)，t₃-t₄平衡逆向移動(dòng)，t₅-t₆平衡不移動(dòng)，所以表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時(shí)間是t₂-t₃，故答案為：增大壓強(qiáng)；t₂-t₃．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了燃料電池的原理應(yīng)用，熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，圖象分析，化學(xué)平衡三段式計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)．