Question

【題目】I.汽車內(nèi)燃機(jī)工作時會引起N2和O2的反應(yīng)：N2+O22NO，是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。

（1）在T1、T2溫度下，一定量的NO發(fā)生分解反應(yīng)時N2 的體積分?jǐn)?shù)隨時間變化如圖所示，根據(jù)圖像判斷反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g)的△H_____0(填“>"或“<”）。

（2）在T3溫度下，向2L密閉容器中充入10molN2與5molO2，50秒后達(dá)到平衡，測得NO的物質(zhì)的量為2mol，則該反應(yīng)的速率v(N2)_________。

II．（3）金屬鎳具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要原料。羰基法提純鎳涉及的反應(yīng)為：Ni(s）+4CO(g）Ni(CO）4(g）△H＜0，一定溫度下，將一定量的粗鎳和CO加入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___(填字母）

Ⅲ.甲烷和甲醇可以做燃料電池，具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景，回答下列問題

（4）甲醇燃料電池（簡稱DMFC )由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染，可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC工作原理如下圖所示：

通入a氣體的電極是原電池的___極（填“正”或“負(fù)”），其電極反應(yīng)式為_________。

（5）某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示U形管中氯化鈉溶液的體積為800ml。閉合K后，若每個電池甲烷用量為0.224L (標(biāo)況），且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為____(法拉第常數(shù)F=9.65×104C/mol)，若產(chǎn)生的氣體全部逸出，電解后溶液混合均勻，電解后U形管中溶液的pH為_________。

Answer 1

【答案】 > 0.01mol/(L.s) bd 負(fù) CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 7.72×103 c 13

【解析】（1）根據(jù)題給圖像知，溫度為T2時先達(dá)到平衡狀態(tài)，說明溫度為T2時反應(yīng)速率快，故溫度：T1＜T2，但溫度為T2時反應(yīng)達(dá)平衡時氮氣的體積分?jǐn)?shù)低，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，正方應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即△H＞0。（2）50秒后達(dá)到平衡，測得NO的物質(zhì)的量為2mol，根據(jù)方程式可知消耗氮氣是1mol，則該反應(yīng)的速率v(N2)根據(jù)公式v=△n/V△t將題給數(shù)據(jù)代入計算得υ(N2)＝＝0.01 mol·L－1·s－1；（3）一定溫度下，將一定量的粗鎳和CO加入一恒壓密閉容器中，a.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量增大，物質(zhì)的量減小，等壓條件下容器體積減小，密度逐漸增大，達(dá)平衡時密度不變，與圖像不符，a錯誤；b.隨著反應(yīng)的減小，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，正反應(yīng)速率逐漸減小，達(dá)平衡時正反應(yīng)速率不變，與圖像符合，b正確；c. △H不隨反應(yīng)的進(jìn)行而變化，不能作為平衡標(biāo)志，c錯誤；d.CO的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)的進(jìn)行不斷增大，達(dá)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率不變，與圖像相符，d正確，答案選bd；（4）燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)。根據(jù)裝置圖可知左側(cè)是電子流出的一極，所以通入a氣體的電極是原電池的負(fù)極。由于存在質(zhì)子交換膜，所以甲醇被氧化生成二氧化碳，電極方程式為CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；（5）電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，可知關(guān)系式1 mol CH4～8 mol e﹣～8molNaOH，故若每個電池甲烷通入量為0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），生成0.08molNaOH，c（NaOH）＝0.08mol÷0.8L＝0.1mol/L，pH=13；電解池通過的電量為×8×9.65×104Cmol﹣1=7.72×103C（題中雖然有兩個燃料電池，但電子的傳遞量只能用一個池的甲烷量計算。