Question

【題目】（1）氫氣可由天然氣和水反應(yīng)制備，其主要反應(yīng)為CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)，反應(yīng)過程中能量變化如圖所示：

（1）若已知某些化學(xué)鍵的鍵能用字母表示如表：(計(jì)算用含a、b、c、d字母表示)。根據(jù)該反應(yīng)制取1molH2要吸收或放出熱量為__________

化學(xué)鍵	C-H	O-H	C=O	H-H
鍵能（kJ/mol）	a	b	c	d

（2）在恒溫恒容條件下反應(yīng)，能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。

a．2v正(CO2)＝v逆(H2O)

b．容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化

c．平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化

d．當(dāng)4molC-H鍵斷裂時(shí)，同時(shí)又2molC=O鍵斷裂

（3）某溫度時(shí)，在一個(gè)2L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，試填寫下列空白：

①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________

②反應(yīng)開始至2min，氣體Y的平均反應(yīng)速率為__________

（4）利用2H2+O2=2H2O的燃燒反應(yīng)，可以構(gòu)成一個(gè)以KOH溶液作電解質(zhì)溶液的燃料電池，該燃料電池的正極反應(yīng)式為__________。

Answer 1

【答案】a+b--d acd 3X+Z2Y 0.05mol·L-1·min-1 O2+4e-+2H2O=4OH-

【解析】

題目中的反應(yīng)需根據(jù)反應(yīng)物鍵能與生成物的鍵能之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，判斷原電池反應(yīng)的正負(fù)極需要判斷反應(yīng)中得失電子的物質(zhì)，得電子的物質(zhì)為電源正極，失電子的物質(zhì)為電源負(fù)極。

（1）一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱可以由反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和計(jì)算，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為+(4a+4b-2c-4d)kJ/mol，即每生成4mol氫氣需要從外界吸收(4a+4b-2c-4d)kJ的能量，當(dāng)生成1mol氫氣時(shí)，需要吸收×(4a+4b-2c-4d)=(a+b--d)kJ的能量；

（2）a.當(dāng)2v正(CO2)＝v逆(H2O)時(shí)，即二氧化碳的生成速率與水的生成速率比為2:1時(shí)，可以判斷化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a正確；

b.根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)體系內(nèi)的總質(zhì)量不發(fā)生變化，反應(yīng)容器的體積不變，體系中混合氣體的密度恒不變，不能判斷反應(yīng)達(dá)平衡，b錯(cuò)誤；

c.隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，反應(yīng)體系中總物質(zhì)的量逐漸增大，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，體系中總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，體系中的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化，可以判斷反應(yīng)達(dá)平衡，c正確；

d.當(dāng)斷裂4molC-H鍵指的是CH4的消耗速率，當(dāng)斷裂2molC=O鍵指的是CO2的消耗速率，當(dāng)反應(yīng)物的消耗速率與生成物的消耗速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)比時(shí)，可以判斷反應(yīng)達(dá)平衡，d正確；故選擇acd；

（3）根據(jù)圖示，起始時(shí)X物質(zhì)為1mol，平衡時(shí)為0.7mol，消耗了0.3mol；起始時(shí)Z物質(zhì)為1mol，平衡時(shí)為0.9mol，消耗了0.1mol；起始時(shí)Y物質(zhì)為0，平衡時(shí)為0.2mol，生成了0.2mol，故X、Z為反應(yīng)物，Y為生成物，故該反應(yīng)的反應(yīng)方程式為3X+Z2Y；2min內(nèi)Y物質(zhì)的反應(yīng)速率v===0.05mol·L-1·min-1；

（4）利用2H2+O2=2H2O的燃燒反應(yīng)，可以構(gòu)成一個(gè)以KOH溶液作電解質(zhì)溶液的燃料電池，反應(yīng)中O2得到電子，在正極反應(yīng)，故正極的反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-。