Question

【題目】碳、氮廣泛的分布在自然界中，碳、氮的化合物性能優(yōu)良在工業(yè)生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有重要用途。

（1）氮化硅（Si3N4）是一種新型陶瓷材料，它可由SiO2與過量焦炭在1300~1700℃的氮氣流中反應(yīng)制得：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)，已知60gSiO2完全反應(yīng)時放出530.4kJ的能量，則該反應(yīng)每轉(zhuǎn)移1mole-，可放出的熱量為___________________。

（2）某研究小組現(xiàn)將三組CO(g)與H2O(g)混合氣體分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)，得到如下數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)平衡所需時間/min
		CO	H2O	CO	H2
1	650	2	4	0.5	1.5	5
2	900	1	2	0.5	0.5

①實驗1中，前5min的反應(yīng)速率v(H2O)=_____________。

②下列能判斷實驗2已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________________。

a.混合氣體的密度保持不變 b.容器內(nèi)CO、H2O、CO2、H2的濃度比不再變化

c.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化 d..容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化

e. v正（CO）=v逆（H2O）

③若實驗3的容器是絕熱恒容的密閉容器，實驗測得H2O(g)的轉(zhuǎn)化率H2O％隨時間變化的示意圖如左上圖所示，b點v正_________v逆（填“<”、“=”或“>”）

（3）利用CO與H2可直接合成甲醇，右上圖是由“甲醇（CH3OH）一空氣”形成的綠色燃料電池的工作原理示意圖，b電極是該燃料電池的_________（選“正極”或“負(fù)極”）；寫出以石墨為電極的電池工作時負(fù)極的電極反應(yīng)式___________________________________。

Answer 1

【答案】 132.6kJ 0.15mol·L-1·min-1 be > 正極 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+

【解析】分析:(1)根據(jù)方程式3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g),可以知道60gSiO2（1molSiO2）完全反應(yīng)時,轉(zhuǎn)移4mol電子,放出530.4kJ熱量，據(jù)此計算；
(2)①根據(jù)計算V(H2)，再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算V(H2O)；
② a.恒容條件下,反應(yīng)物和產(chǎn)物都是氣體,密度始終不變;
b.容器內(nèi)CO、H2O、CO2、H2的濃度不再變化,則說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài);
c.恒溫、恒容條件下,氣體的總物質(zhì)的量始終不變,壓強(qiáng)始終不變;
d.該反應(yīng)氣體的物質(zhì)的量不變,氣體的質(zhì)量也不變,所以反應(yīng)過程中氣體的平均相對分子質(zhì)量不變;

e.V正(CO)=V逆(H2O)，轉(zhuǎn)化成H2O的正、逆反應(yīng)速率相等;
③ c到達(dá)平衡,而b點未達(dá)到平衡,正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大至相等，故b點;
(3)通甲醇（CH3OH）的一極為負(fù)極，電極的電池工作時負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。

詳解:(1)根據(jù)方程式3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g),可以知道60gSiO2（1molSiO2）完全反應(yīng)時,轉(zhuǎn)移4mol電子,放出530.4kJ熱量，所以每轉(zhuǎn)移每轉(zhuǎn)移1mole-,可放出的熱量為132.6kJ,
因此，本題正確答案是:132.6kJ；
(2)① v(H2) = =0.15mol/(Lmin)，速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,則v(H2O)=v(H2)= 0.15mol/(Lmin)，
因此，本題正確答案是: 0.15mol/(Lmin)；
② a.恒容條件下,反應(yīng)物和產(chǎn)物都是氣體,密度始終不變,故a錯誤;
b. 容器內(nèi)CO、H2O、CO2、H2的濃度不再變化，則說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故b正確；
c.恒溫、恒容條件下，氣體的總物質(zhì)的量始終不變，壓強(qiáng)始終不變，故c錯誤；
d.該反應(yīng)氣體的物質(zhì)的量不變，氣體的質(zhì)量也不變，所以反應(yīng)過程中氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，故d錯誤；
e.V正(CO)=V逆(H2O)，轉(zhuǎn)化成H2O的正、逆反應(yīng)速率相等，故e正確。
故選:be；
③ c到達(dá)平衡,而b點未達(dá)到平衡,正反應(yīng)速率減小,逆反應(yīng)速率增大至相等,故b點；
因此，本題正確答案是:；
(3)通甲醇（CH3OH）的一極為負(fù)極,電極的電池工作時負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,

因此，本題正確答案是：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。