Question

【題目】請按要求回答下列問題：

(1)在2L密閉容器內，800℃時反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)體系中，n(NO)隨時間的變化如下表：

時間(s)	0	1	2	3	4	5
n(NO)(mol)	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

①如圖中，表示NO2變化曲線的是_______ 。用O2表示從0s ～2s內該反應的平均速率V=__________。

②能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是___________

A.v(NO2)=2v(O2) B.容器內壓強保持不變

C.容器中氧氣體積分數(shù)不變 D.容器內密度保持不變

(2)為了探究鋁電極在原電池中的作用，設計并進行了以下一系列實驗，試完成有關問題：

實驗編號	電極材料	電解質溶液
1	Al、Mg	稀鹽酸
2	Al、Cu	稀鹽酸
3	Al、C(石墨)	稀鹽酸
4	Al、Mg	氫氧化鈉溶液
5	Al、Zn	濃硝酸

①實驗1中Al所作的電極是______(填“正極”或“負極”)。

②實驗2中H+移向______(填“Al”或“Cu”)，Cu極發(fā)生_____反應(填“氧化”或“還原”)。

③實驗3中石墨的電極反應式： _________________。

④實驗4中鋁作______極，寫出總反應的化學方程式：_______________________。

⑤實驗5中負極的電極反應式為：__________________________。

Answer 1

【答案】b 1.5×10-3mol/(L·s) B、C 正極 Cu 還原 2H++2e-=H2↑ 負 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ Zn-2e-=Zn2+

【解析】

(1)①由表中數(shù)據(jù)可知從3s開始，NO的物質的量為0.007mol，不再變化，3s時反應達平衡；NO2是產物，隨反應進行濃度增大，平衡時濃度為NO濃度的變化量△c(NO)，根據(jù)反應中NO、NO2物質的量變化關系確定NO2的變化曲線；根據(jù)v=計算v(NO)，再利用速率之比等于化學計量數(shù)之比計算v(O2)；

②可逆反應達到平衡時，v正=V逆（同種物質表示）或正逆速率之比等于化學計量數(shù)之比（不同物質表示），反應混合物各組分的物質的量、濃度、含量不再變化，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，由此進行判斷；

(2)金屬與酸構成的原電池中，活潑金屬作負極，不活潑的金屬或非金屬為正極；在實驗4金屬與堿溶液混合時，Al為負極，Mg為正極，電池反應為2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；實驗5中Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，發(fā)生Zn與濃硝酸的氧化還原反應，Zn作負極，Al作正極。

(1) ①由表中數(shù)據(jù)可知從3s開始，NO的物質的量為0.007mol，不再變化，△c(NO)==0.0065mol/L，NO2是產物，隨反應進行濃度增大，平衡時濃度不變，等于NO濃度的變化量，c(NO2)=△c(NO)=0.0065mol/L，所以圖中表示NO2變化的曲線是b；

2s內用NO表示的平均反應速率v(NO)==3.0×10-3mol/(L·s)，根據(jù)反應在用不同物質表示的反應速率比等于化學計量數(shù)的比可知v(NO)：v(O2)=2：1，所以v(O2)= v(NO)= 1.5×10-3mol/(L·s)；

②A.無論反應是否達到平衡狀態(tài)，反應速率始終關系是v(NO2)=2v(O2) ，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，A錯誤；

B.該反應是反應前后氣體物質的量不等的反應，容器的容積不變，若容器內壓強保持不變，則反應處于平衡狀態(tài)，B正確；

C.若反應未達到平衡，則反應體系中任何一組分的物質的量就會發(fā)生變化，氣體的總物質的就變化，若容器中氧氣體積分數(shù)不變，則反應達到平衡，C正確；

D.容器的容積不變，反應混合物都是氣體，氣體的質量不變，因此任何情況下容器內密度都保持不變，故不能據(jù)此判斷反應是否處于平衡狀態(tài)，D錯誤；

故合理選項是BC；

(2)①實驗1中由于金屬活動性Mg>Al，所以在構成的原電池中，Mg為負極，Al為正極；

②實驗2金屬活動性Al>Cu，Al為負極，失去電子，Cu為正極，電子由Al經(jīng)導線流向Cu電極，溶液中H+在正極Cu上獲得電子變?yōu)?/span>H2逸出，所以H+移向Cu電極，Cu極發(fā)生還原反應；

③實驗3由于電極活動性Al>C，所以石墨電極是正極，H+獲得電子，發(fā)生還原反應，石墨電極的電極反應式為：2H++2e-=H2↑；

④實驗4中Mg與NaOH溶液不能反應，而Al電極反應，所以鋁作負極，總反應的化學方程式：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑；

⑤實驗5中Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，發(fā)生Zn與濃硝酸的氧化還原反應，Zn作負極，Al作正極，負極的電極反應式為：Zn-2e-=Zn2+。