Question

Ⅰ.氮化硅是一种新型陶瓷材料，它可由石英与焦炭在高温的氮气流中，通过以下反应制得：

3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO；?H ＜0。

（1）在容积固定的密闭容器中，分别在三种不同的实验条件下进行上述制备反应，测得N2的物质的量浓度随时间的变化如图所示，

②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件分别是：② ；③ 。

（2）1 000℃时，在2 L密闭容器中进行上述反应，若起始时N2浓度为4.0 mol/L，经1小时反应达到平衡状态，此时容器内气体总浓度为10.0 mol/L，则以CO表示的反应速率为 。

Ⅱ.图为Mg—NaClO燃料电池结构示意图。

已知电解质溶液为NaOH溶液,且两电极中有一电极为石墨电极。

（1）Y电极材料为 。

（2）X电极发生的电极反应式为 。

（3）若该电池开始时加入1L 0.2mol/L的NaOH溶液，然后从下口充入1L 0.1mol/L的NaClO溶液（忽略整个过程的体积变化），当NaClO完全放电时溶液的pH= 。

 

Answer 1

(各2分 共12分)Ⅰ （1）升温或通CO 加入催化剂 （2）0.15 mol·L-1·min-1

Ⅱ（1）Mg （2）ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— （3） 13

【解析】

试题分析：Ⅰ （1）根据图像可知，曲线②③达到平衡的时间均小于曲线①达到平衡的时间，说明反应速率快。其中曲线②平衡时氮气的浓度大，而曲线③平衡时氮气浓度不变。由于正方应 是体积增大的放热反应，则②改变的条件应该是升高温度或通CO，而③改变的条件应该是加入催化剂；

（2）3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO

起始浓度（mol/L） 4 0

转化浓度（mol/L） x 3x

平衡浓度（mol/L） 4－x 3x

平衡时容器内气体总浓度为10.0 mol/L，则4－x＋3x＝10，解得x＝3，所以以CO表示的反应速率为9mol/L÷60min＝0.15 mol·L-1·min-1。

Ⅱ（1）根据装置图可知，电池中氢氧根离子向Y电极移动，则Y电极是负极。镁是活泼的金属作负极，则Y电极是Mg；

（2）X电极是正极，次氯酸根在正极得到电子发生还原反应，则电极反应式为ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— ；

（3）1L 0.1mol/L的NaClO溶液中次氯酸钠的物质的量是0.1mol，根据电极反应式ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— 可知产生0.2mol氢氧根离子。1L 0.2mol/L的NaOH溶液中氢氧根离子的物质的量是0.2mol，所以完全反应后溶液中氢氧根离子的物质的量是0.4mol，但其中有0.2mol氢氧根离子与负极产生的镁离子结合生成氢氧化镁沉淀，所以溶液中氢氧根离子的浓度是0.2mol÷2L＝0.1mol/L，则溶液pH＝13。

考点：考查反应速率、外界条件对平衡状态的影响以及原电池原理的应用