Question

氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。

(1)氫氣燃燒熱值高。實驗測得，在常溫常壓下，1 g H₂完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9 kJ熱量。則H₂燃燒的熱化學(xué)方程式為__________________________________________。

(2)氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景。現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖所示實驗：①氫氧燃料電池中，正極的電極反應(yīng)式為__________________________________________

②上圖裝置中，某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2 g，則a極上消耗的O₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為______________L。

(3)氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)ΔH=-92.4 kJ/mol

①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件(不改變N₂、H₂和NH₃的量)，反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如下圖所示。

圖中t₁時引起平衡移動的條件可能是___________________其中表示平衡混合物中NH₃的含量最高的一段時間是_________________。②溫度為T℃時，將2a mol H₂和a mol N₂放入0.5 L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N₂的轉(zhuǎn)化率為50%。則反應(yīng)的平衡常數(shù)為________________。

Answer 1

(1)2H₂(g)+O₂(g)2H₂O(l)ΔH=-571.6 kJ·mol^-1

(2)①O₂+4e^-+2H₂O4OH^-②0.56

(3)①增大壓強 t₂—t₃ ②4/a²

解析：(2)①氫氧燃料電池中，正極為通O₂的一極，在KOH溶液中發(fā)生反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O4OH^-

②由關(guān)系式2Cu—O₂—4e^-可知a極上消耗O₂，n(O₂)==0.025 mol，V(O₂)=0.025 mol×22.4 L·mol^-1=0.56 L

(3)①t₁時刻，v(正)＞v(逆)，且都增大，平衡正向移動，可能是增大壓強。t₃時刻，v(逆)＞v(正)，且都增大，平衡逆向移動，t₅—t₆時v(正)=v(逆)，且都增大，化學(xué)平衡不移動。

因此平衡混合物中NH₃含量最高的一段時間是t₂—t₃。

②               N₂+3H₂2NH₃

初始濃度      2a    4a             0

(mol·L^-1)

轉(zhuǎn)化濃度a    3a   2a

(mol·L^-1)

平衡濃度a     a   2a

(mol·L^-1)

k=。