Question

15．某溫度時，在2L容器中X、Y、Z三種物質的物質的量（n）隨著時間（t）變化的曲線如圖1所示．由圖中數(shù)據(jù)分析：
（1）該反應的化學方程式為3X+Y?2Z．
（2）反應開始至2min，用Z表示的平均反應速率為0.05 mol．L^-1．min^-1．
（3）美國阿波羅宇宙飛船上使用了一種新型裝置，其構造如圖2所示：A、B兩個電極均由多孔的碳塊組成．該電池的正極反應式為：O₂+4e-+2H₂O=4OH^-；
若該電池工作時增加了1mol H₂O，電路中轉移電子的物質的量為2．
（4）利用反應“Cu+2Ag⁺═2Ag+Cu²⁺”設計一個原電池（正極材料用碳棒）．回答下列問題：
①該電池的負極材料是Cu，發(fā)生氧化反應（填“氧化”或“還原”），負極的電極反應式為：Cu-2e-=Cu²⁺，電解質溶液是AgNO₃溶液；
②正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是碳棒上出現(xiàn)銀白色物質；
③若導線上轉移電子1mol，則生成銀108g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學反應中各物質的物質的量變化量與化學計量數(shù)之比呈正比分析；
（2）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算化學反應速率；
（3）根據(jù)氫氣發(fā)生氧化反應，燃料電池的負極發(fā)生氧化反應，1mol氫氣反應轉移2mol電子，生成1mol水，正極氧氣發(fā)生還原反應；
（4）在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反應中，Cu被氧化，應為原電池的負極，電解反應為：Cu-2e-=Cu²⁺，Ag⁺得電子被還原生成單質Ag，正極上有銀白色物質生成，電極反應為Ag⁺+e-=Ag，應為原電池正極反應，正極材料為活潑性比Cu的金屬或非金屬材料，電解質溶液為含Ag⁺離子的溶液，如AgNO₃，原電池工作時，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，以形成閉合回路．

解答 解：（1）由圖象可以看出X、Y的物質的量減小，Z的物質的量增多，則X、Y為反應物，Z為生成物，
化學反應中各物質的物質的量變化量與化學計量數(shù)之比呈正比，
則有Y：X：Z=（1.0mol-0.9mol）：（1.0mol-0.7mol）：0.2mol=1：3：2，則反應的化學方程式為3X+Y?2Z，故答案為：3X+Y?2Z；
（2）反應開始至2min，用Z表示的平均反應速率為v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05 mol．L^-1．min^-1，故答案為：0.05 mol．L^-1．min^-1；
（3）氫氣發(fā)生氧化反應，燃料電池的負極發(fā)生氧化反應，1mol氫氣反應轉移2mol電子，生成1mol水，正極氧氣發(fā)生還原反應，反應為：O₂+4e-+2H₂O=4OH^-，故答案為：O₂+4e-+2H₂O=4OH^-；2；
（4）①在Cu+2Ag⁺=2Ag+Cu²⁺反應中，Cu被氧化，應為原電池的負極，電解反應為：Cu-2e-=Cu²⁺，電解質溶液為含Ag⁺離子的溶液，如AgNO₃，
故答案為：Cu；氧化；Cu-2e-=Cu²⁺；AgNO₃溶液；
②Ag⁺得電子被還原生成單質Ag，正極上有銀白色物質生成，電極反應為Ag⁺+e-=Ag，應為原電池正極反應，
故答案為：碳棒上出現(xiàn)銀白色物質；
③正極反應為Ag⁺+e-=Ag，若導線上轉移電子1mol，則生成銀1mol，質量為108g，故答案為：108．

點評 本題考查物質的量隨時間的變化曲線，平衡狀態(tài)的判斷，以及原電池的設計，題目難度不大，把握兩極材料的判斷以及電極反應式的書寫方法為解答的關鍵．