Question

17．一定溫度下將6mol的A及6molB混合于2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經(jīng)過5分鐘后反應(yīng)達到平衡，測得A的轉(zhuǎn)化率為60%，C的平均反應(yīng)速率是0.36mol/（L•min）．求：
（1）平衡時D的濃度=1.2，
（2）B的平均反應(yīng)速率v（B）=0.12，
（3）x=3，
（4）開始時容器中的壓強與平衡時的壓強之比為10：11（化為最簡整數(shù)比）
（5）以NH₃代替氫氣研發(fā)燃料電池是當(dāng)前科研的一個熱點．使用的電解質(zhì)溶液是2mol•L^-1的KOH溶液，電池總反應(yīng)為：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．該電池負極的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；每消耗3.4gNH₃轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為0.6N_A．

Answer 1

分析 3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經(jīng)過5分鐘后反應(yīng)達到平衡，測得A的轉(zhuǎn)化率為60%，則
             3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），
開始（mol/L） 3       3        0      0
轉(zhuǎn)化       3×60%     0.6              1.2
平衡          1.2     2.4      0.6x    1.2
（1）由上述分析可知平衡狀態(tài)D的濃度；
（2）結(jié)合v=$\frac{△c}{△t}$計算；
（3）結(jié)合速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算；
（4）開始時容器中的壓強與平衡時的壓強之比等于反應(yīng)前后的物質(zhì)的量之和的比；
（5）依據(jù)化學(xué)方程式分析氨氣化合價變化，判斷發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是氨氣，原電池中在負極失電子，正極上氧氣得到電子生成氫氧根離子；結(jié)合化學(xué)方程式和電子轉(zhuǎn)移總數(shù)計算每消耗3.4g NH₃轉(zhuǎn)移的電子數(shù)．

解答 解：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），經(jīng)過5分鐘后反應(yīng)達到平衡，測得A的轉(zhuǎn)化率為60%，則
                     3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），
開始（mol/L） 3          3             0           0
轉(zhuǎn)化（mol/L） 3×60%     0.6                1.2
平衡（mol/L） 1.2      2.4        0.6x      1.2
（1）由上述分析可知平衡狀態(tài)D的濃度為1.2mol/L，故答案為：1.2；
（2）B的平均反應(yīng)速率υ（B）=$\frac{0.6mol/L}{5min}$=0.12mol/（ L．min），故答案為：0.12；　
（3）由速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可知，$\frac{1}{x}=\frac{0.12}{0.36}$，解得x=3，故答案為：3；
（4）開始時容器中的壓強與平衡時的壓強之比等于反應(yīng)前后的物質(zhì)的量之和的比，為（6+6）mol：（1.2+2.4+0.6×3+1.2）mol/L×2L=10：11，故答案為：10：11；
（5）電池反應(yīng)為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應(yīng)的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，反應(yīng)中2mol氨氣反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移6mol電子，每消耗3.4g NH₃物質(zhì)的量=$\frac{3.4g}{17g/mol}$=0.2mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.6N_A；
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；0.6N_A．

點評 本題考查化學(xué)平衡的計算以及電化學(xué)知識，為高頻考點，把握化學(xué)平衡三段法計算、速率及壓強比的計算方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，題目難度不大．