Question

16．在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一百多種元素中，除稀有氣體外，非金屬元素只有十多種，但與生產(chǎn)生活有密切的聯(lián)系．
（1）為了提高煤的利用率，常將其氣化為可燃性氣體，主要反應(yīng)是碳和水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣，化學(xué)反應(yīng)方程式為C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO（g）+H₂（g），其中氧化劑是H₂O．
（2）氮是動植物生長不可缺少的元素，合成氨的反應(yīng)對人類解決糧食問題貢獻(xiàn)巨大，反應(yīng)如下：N₂（g）+3H₂（g）$?_{催化劑}^{高溫高壓}$2NH₃（g）．
①合成氨的反應(yīng)中的能量變化如圖所示．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”），其原因是反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂吸收的總能量小于（填“大于”或“小于”）生成物化學(xué)鍵形成放出的總能量．
②在一定條件下，將一定量的N2和H2的混合氣體充入某定容密閉容器中，一段時間后，下列敘述能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是D（填序號）．
A．容器中混合氣體的密度不隨時間變化         B．?dāng)嗔?mol H-H鍵的同時形成6mol N-H鍵
C． N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量之比為1：3：2      D．容器中的壓強(qiáng)不隨時間變化
（3）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長時間保持穩(wěn)定的放電電壓．高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充電}^{放電}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH
則高鐵電池的負(fù)極材料是Zn，放電時，正極發(fā)生還原（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)．

Answer 1

分析 （1）C與水反應(yīng)生成CO和氫氣，水中H元素的化合價降低；
（2）①由圖可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；斷裂化學(xué)鍵吸收能量，生成化學(xué)鍵釋放能量；
②結(jié)合平衡時正逆反應(yīng)速率相等、各組分的濃度不變等及其衍生的一些物理量分析；
（3）原電池負(fù)極上失電子化合價升高而發(fā)生氧化反應(yīng)；放電時，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答 解：（1）C與水反應(yīng)生成CO和氫氣，反應(yīng)為C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO （g）+H₂（g），水中H元素的化合價降低，則氧化劑為H₂O，
故答案為：C（s）+H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO （g）+H₂（g）；H₂O；
（2）①由圖可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，斷裂化學(xué)鍵吸收能量，生成化學(xué)鍵釋放能量，△H=斷裂化學(xué)鍵吸收能量-生成化學(xué)鍵釋放能量＜0，可知斷裂化學(xué)鍵吸收能量小于生成化學(xué)鍵釋放能量，
故答案為：放熱；小于；
②A．體積不變，質(zhì)量守恒，則密度始終不變，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．?dāng)嗔?mol H-H鍵，表示正速率，形成6mol N-H鍵表示正速率，都是正速率不能判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C． N₂、H₂、NH₃的物質(zhì)的量之比為1：3：2，取決起始濃度與轉(zhuǎn)化率，不能判斷平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不等的反應(yīng)，則容器中的壓強(qiáng)不隨時間變化，可知反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故答案為：D；
（3）原電池負(fù)極上失電子化合價升高而發(fā)生氧化反應(yīng)，所以Zn為負(fù)極；放電時，正極上K₂FeO₄得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
故答案為：Zn；還原．

點(diǎn)評 本題考查較綜合，涉及氧化還原反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)中能量變化、化學(xué)平衡狀態(tài)的判定、原電池原理的應(yīng)用等，注重高頻考點(diǎn)的考查，有利于基礎(chǔ)知識和基本能力的培養(yǎng)，題目難度中等．