Question

14．能源的開發(fā)利用與人類社會的可持續(xù)性發(fā)展息息相關(guān)．
①Fe₂O₃（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=a kJ•mol^-1
②CO（g）+$\frac{1}{2}$ O₂（g）=CO₂（g）△H₂=b kJ•mol^-1
③4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H₃=ckJ•mol^-1
則C的燃燒熱$\frac{2a+6b+c}{6}$kJ•mol^-1
Ⅱ．（1）依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是D（填序號）．
A．C（s）+CO₂（g）═2CO（g）
B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）
C．2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）
D．2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）
若以熔融的K₂C0₃與C0₂為反應(yīng)的環(huán)境，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計成一個原電池，請寫出該原電池的負(fù)極反應(yīng)：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂ ．
（2）某實驗小組模擬工業(yè)合成氨反應(yīng)N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$ 2NH₃ △H=92.4 kJ•mol^-1，開始他們將N₂和H₂混合氣體20mol（體積比1：1）充入5L合成塔中．反應(yīng)前壓強(qiáng)為P．，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)用P表示，反應(yīng)過程中P/P．與時間t的關(guān)系如圖2所示．請回答下列問題：
①反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是（填字母代號）AC．
A．壓強(qiáng)保持不變
B．氣體密度保持不變
C．NH₃的生成速率是N₂的生成速率的2倍
②2min時，以C（N₂）變化表示的平均反應(yīng)速率為0.1mol•L^-1•min^-1．
③若提高N₂的轉(zhuǎn)化率可采取的措施有AB．
A．向體系中按體積比1：1再充入N₂和H₂ 
B．分離出NH₃
C．升高溫度                                 
D．充入He氣使壓強(qiáng)增大
E．加入一定量的N₂．

Answer 1

分析 依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算，根據(jù)燃燒熱概念計算得到；
Ⅱ、（1）電池的構(gòu)成原理是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池；以熔融的K₂CO₃與CO₂為反應(yīng)的環(huán)境，負(fù)極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極；
（2）①依據(jù)平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分保持不變，分析選項判斷；
②分析圖象結(jié)合壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前后氣體體積減少為生成氨氣的量，計算氮氣的反應(yīng)速率；
③提高轉(zhuǎn)化率，使平衡正向進(jìn)行．

解答 解：①Fe₂O₃（s）+3C（s）=2Fe（s）+3CO（g）△H₁=akJ•mol^-1
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O（g）=CO₂（g）△H=bKJ/mol
③4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H₃=ckJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①×2+②×6+③，6C（s）+6O₂（g）=6CO₂（g）△H=（2a+6b+c）kJ•mol^-1
碳的燃燒熱C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=$\frac{2a+6b+c}{6}$kJ•mol^-1
故答案為：$\frac{2a+6b+c}{6}$；
Ⅱ．（1）電池的構(gòu)成原理是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池
A．C（s）+CO₂（g）═2CO（g），是吸熱反應(yīng)，不能涉及成原電池，故A不符合；
B．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）是復(fù)分解反應(yīng)，不是氧化還原反應(yīng)，故B不符合；
C．2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）反應(yīng)是非自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，故C不符合；
D．2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g），反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，故D符合；
一氧化碳燃料電池在熔融的K₂CO₃與CO₂為反應(yīng)的環(huán)境中，傳到離子為碳酸根離子，負(fù)極是一氧化碳失電子生成二氧化碳，電極反應(yīng)為：CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂ ；
故答案為：D；CO-2e^-+CO₃^2-=2CO₂ ；
（2）①氮氣和氫氣合成氨氣的反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
A．反應(yīng)是氣體體積變化的反應(yīng)，壓強(qiáng)保持不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故A正確；
B．反應(yīng)過程中氣體質(zhì)量不變，體積不變，反應(yīng)過程中密度不變，氣體密度保持不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B錯誤；
C．NH₃的生成速率是N₂的生成速率的2倍，說明正逆反應(yīng)反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡，故C正確；
故答案為：AC；
②2min時壓強(qiáng)之比為P；Po=0.9，相同條件下氣體物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，設(shè)反應(yīng)后的氣體物質(zhì)的量為n，則P：Po=n：20=0.9，n=18mol，反應(yīng)前后物質(zhì)的量減小2mol，依據(jù)反應(yīng)的過程分析，減少的物質(zhì)的量為生成的氨氣物質(zhì)的量，氨氣表示的反應(yīng)速率=$\frac{\frac{2mol}{5L}}{2min}$=0.2mol/L•min，依據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式系數(shù)之比得到氮氣表示的反應(yīng)速率為0.11mol•L^-1•min^-1；
故答案為：0.1mol•L^-1•min^-1；
③提高N₂的轉(zhuǎn)化率可采取的措施是平衡正向進(jìn)行
A．向體系中按體積比1：1再充入N₂和H2，恒溫恒容容器中計入銅比例的起始量相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向進(jìn)行，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，故A符合；
B．分離出NH₃，平衡正向進(jìn)行，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，故B符合；
C．反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向進(jìn)行，氮氣的轉(zhuǎn)化率減小，故C不符合；
D．充入He氣使壓強(qiáng)增大，恒溫恒容容器中 氣體分壓不變，平衡不動，故D不符合；
E．加入一定量的N2，提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，打不起的轉(zhuǎn)化率減小，故E不符合；
故答案為：AB．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算應(yīng)用，原電池反應(yīng)和原理，電極反應(yīng)書寫方法，平衡標(biāo)志，平衡影響因素分析判斷，題目難度中等．