Question

【題目】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)氫氧燃料電池進行下圖所示實驗：①氫氧燃料電池中，正極的電極反應(yīng)式為_____ _。

②如圖裝置中，某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2 g，則a極上消耗的O2在標準狀況下的體積為____________L

（3）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化方程式如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.4 kJ/mol①當(dāng)合成氨反應(yīng)達到平衡后，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2 a 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

【答案】（1）2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l)；ΔH＝－571.6 kJ/mol；

（2）①O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；②0.56； （3）①增大壓強；t2－t3；② 。

【解析】

試題分析：（1）在298K、101kPa時，1g即0.5molH2完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9kJ熱量，則表示H2燃燒的熱化學(xué)方程式為：2H2(g)+O2(g)═2H2O（l）△H=-571.6 kJ/mol；（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)氫氧燃料電池進行下圖所示實驗：①在如圖所示的氫氧燃料電池中，正極上氧氣獲得電子，由于溶液為堿性，所以氧氣獲得電子變?yōu)镺H-，正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O＝4OH－；②根據(jù)如圖裝置可知與正極a連接的銅電極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+，質(zhì)量減輕3.2 g，n(Cu)=3.2g÷64g/mol=0.05mol，則n(e-)=0.05mol×2=0.1mol，則a極上消耗的O2在標準狀況下的體積為V(O2)= (0.1mol÷4) ×22.4L/mol=0.56L；①該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)。t1時刻，正逆速率都增大，正反應(yīng)速率增大更多，平衡正向移動，正反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，應(yīng)是增大壓強；t2－t3時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，從t3時刻開始化學(xué)平衡逆向移動，氨氣的含量降低，在t4時達到平衡狀態(tài)，從t4—t6時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。氨的含量不變。故表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是t2－t3；②溫度為T℃時，將2a mol H2和a mol N2放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%，氮氣濃度變化量為(amol÷0.5L)×50%=amol/L，則：

N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)

起始濃度（mol/L）：2a 4a 0

變化濃度（mol/L）：a 3a 2a

平衡濃度（mol/L）：a a 2a

故平衡常數(shù)K=。