Question

3．活性炭可處理大氣污染物NO．T℃時，在1L密閉容器中加入NO氣體和炭粉，發(fā)生反應生成兩種氣體A和B，測得各物質的物質的量如下：

	活性炭/mol	NO/mol	A/mol	B/mol
起始狀態(tài)	2.030	0.100	0	0
2min時	2.000	0.040	0.030	0.030

（1）2min內，用NO表示該反應的平均速率v（NO）=0.03mol•L^-1•min^-1．
（2）該反應的化學方程式是C+2NO?N₂+CO₂．
（3）一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應達到化學平衡狀態(tài)的是②④．
①v（NO）：v（A）：v（B）=2：1：1          
②混合氣體的密度不再改變
③總壓強不再改變                               
④混合氣體的平均相對分子質量不再改變
（4）碳元素可形成數(shù)量眾多，分布極廣的有機化合物，其中甲醇是常見的燃料，甲醇燃料電池的結構示意圖如下，一極通入甲醇，另外一極通入氧氣；電解質溶液是稀硫酸，電池工作時總反應式：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O．
①a處通入的物質是CH₃OH，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
②b處電極反應式為3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O；
③電池工作時H⁺由負極移向正極（填正、負極）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反應速率表達式v=$\frac{△c}{△t}$及表中數(shù)據(jù)計算出2分鐘內，用NO表示該反應的平均速率v（NO）；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、A、B化學計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，據(jù)此書寫化學方程式；
（3）當達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不發(fā)生變化，以此進行判斷；
（4）氫離子移動方向可知通入a的電極為負極，通入的氣體為甲醇，甲醇失電子生成二氧化碳，結合電荷守恒和原子守恒寫出電極反應，通入b的電極為正極，通入的是氧氣得到電子在酸性溶液中生成水；

解答 解：（1）2min時一氧化氮物質的量變化為：0.100mol-0.040mol=0.060mol，2分鐘內，用NO表示該反應的平均速率v（NO）=$\frac{\frac{0.060mol}{1L}}{2min}$=0.03mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.03；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，C、NO、E、F的化學計量數(shù)之比為0.03：0.06：0.03：0.03=1：2：1：1，反應中C被氧化，結合原子守恒可知，生成為N₂與CO₂，且該反應為可逆反應，故反應方程式為：C+2NO?N₂+CO₂，
故答案為：C+2NO?N₂+CO₂；
（3）C+2NO?N₂+CO₂，
①速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比為正反應速率之比，v（NO）：v（A）：v（B）=2：1：1，不能說明 正逆反應速率相同，不能證明反應達到平衡狀態(tài)，故①錯誤；
②氣體質量反應前后發(fā)生變化，體積不變，混合氣體的密度不變，能說明反應達到平衡狀態(tài)，故②正確；
③反應前后氣體物質的量不變化，當總壓強不再改變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故③錯誤；                            
④反應前后氣體質量變化，氣體物質的量不變，當反應混合氣體的平均相對分子質量不再改變說明反應達到平衡狀態(tài)，故④正確；
故答案為：②④；
（4）氫離子移動方向可知通入a的電極為負極，通入的氣體為甲醇，甲醇失電子生成二氧化碳，結合電荷守恒和原子守恒寫出電極反應，通入b的電極為正極，通入的是氧氣得到電子在酸性溶液中生成水，
①a電極通入的是甲醇，負極發(fā)生的電極反應為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：CH₃OH；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
②b處通入的氧氣是在正極得到電子酸性溶液中生成水，電極反應為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O，
故答案為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O；
故答案為：3O₂+12e^-+12H⁺=6H₂O；
③原電池中陽離子從負極移向正極，故答案為：負；正；

點評 本題考查了化學反應速率概念的理解和計算、平衡標志、原電池原理和電極反應書寫，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．