Question

【題目】I.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= ，

（2）B的平均反應(yīng)速率v（B）= ，

（3）x= ，

（4）開始時容器中的壓強與平衡時的壓強之比為 （化為最箭整數(shù)比）

II．將CH4設(shè)計成燃料電池，裝置如圖所示（A、B為多孔碳棒）

（5） （填A(yù)或B）處電極入口通甲烷，其電極反應(yīng)式為 ；

（6）當(dāng)消耗甲烷的體積為11.2 L（標準狀況下）時，則消耗KOH的物質(zhì)的量為 。

（7）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 ；每消耗3.4gNH3轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為 。

Answer 1

【答案】

I.（1）1.2mol/L；（2）0.12mol/（Lmin）；（3）3；（4）10：11；

II.（5）B；CH4 -8e- +10OH-═CO32- +7H2O；（6）1mol；（7）2NH3+6OH- -6e- =N2 +6H2O；0.6NA。

【解析】

試題分析：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（mol/L）3×60% 0.6 0.6x 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；（2）B的平均反應(yīng)速率υ（B）=0.6mol/L ÷ 5min =0.12mol/（Lmin）；（3）由速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比可知，1/x＝0.12/0.36，解得x=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；II.（5）根據(jù)電子流向知，B為負極、A為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，所以B處通入甲烷，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH4 -8e- +10OH-═CO32- +7H2O；（6）甲烷的物質(zhì)的量為n(CH4)= 11.2L÷22.4L/mol=0.5mol，根據(jù)CH4 -8e- +10OH-═CO32- +7H2O可知反應(yīng)消耗KOH的物質(zhì)的量為甲烷物質(zhì)的量的10倍，所以消耗氫氧化鉀的物質(zhì)的量是1mol；（7）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n(NH3)=3.4g÷17g/mol=0.2mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.6NA。