Question

能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关，充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。
Ⅰ．已知：①Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)   ΔH＝a kJ·mol^－1
②CO(g)＋l/2O₂(g)＝CO₂(g)    ΔH＝b kJ·mol^－1
③C(石墨)＋O₂(g)＝CO₂(g) ΔH＝c kJ·mol^－1
则反应4Fe(s)＋3O₂(g)＝2Fe₂O₃(s)的焓变ΔH＝       kJ·mol^－1。
Ⅱ．依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是    （填序号)。
A．C(s)＋CO₂(g)＝2CO(g) ΔH＞0  B．NaOH(aq)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋H₂O(l)  ΔH＜0
C．2H₂O(l)＝2H₂(g)＋O₂(g) ΔH＞0  D．CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)    ΔH＜0
若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为                        。
Ⅲ．氢气作为一种绿色能源，对于人类的生存与发展具有十分重要的意义。
（1）实验测得，在通常情况下，1 g H₂完全燃烧生成液态水，放出142.9 kJ热量。则H₂燃烧的热化学方程式为                                           。
（2）用氢气合成氨的热化学方程式为N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1
①一定条件下，下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是       。
A．υ_正(N₂)＝υ_逆(NH₃)
B．各物质的物质的量相等
C．混合气体的物质的量不再变化
D．混合气体的密度不再变化
②下图表示合成氨反应达到平衡后，每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件，反应速率υ与时间t的关系。其中表示平衡混合物中的NH₃的含量最高的一段时间是       。图中t₃时改变的条件可能是        。

③温度为T℃时，将4a mol H₂和2a mol N₂放入0.5 L密闭容器中，充分反应后测得N₂的转化率为50%，则反应的平衡常数为                。

Answer 1

Ⅰ.  6c－6b－2a Ⅱ.  D    O₂＋4H⁺＋4e^－=2H₂O
Ⅲ.（1）2H₂(g) +O₂(g) = 2H₂O(l)     △H=－571.6kJ/mol （2）① C  ②t₂~t₃   升高温度 ③(mol/L)^-2

试题分析：Ⅰ(②+③)×6-①×2得反应4Fe(s)＋3O₂(g)＝2Fe₂O₃(s)的焓变ΔH＝(6c－6b－2a )kJ/mol. Ⅱ.若能共存原电池，则反应必须为氧化还原反应，且为放热反应。只有D符合条件。若以稀硫酸为电解质溶液，则该原电池的正极反应式为O₂＋4H⁺＋4e^－=2H₂O。负极的电极式为CH₄-8e^-+2H₂O= CO₂+8H⁺。Ⅲ．（1）H₂燃烧的热化学方程式为2H₂(g) +O₂(g) = 2H₂O(l)    △H=－571.6kJ/mol；（2）①A．在任何时刻υ_正(N₂)：υ_正(NH₃)=1:2，υ_正(NH₃)=2υ_正(N₂)，若υ_正(N₂)=υ_逆(NH₃)，则υ_正(NH₃)=2υ_逆(NH₃)，反应未达到平衡。错误。B. 各物质的物质的量相等,此时仅是反应的一个极特殊的情况，可能达到平衡，也可能为达到平衡。错误。C. 若混合气体的物质的量不再变化，说明任何物质的消耗的浓度与产生的浓度不变，反应达到平衡。正确。D．若容器的容积不变，任何时刻混合气体的密度不再变化，不能说明反应达到平衡。若容器为恒压条件，混合气体的密度不再变化，说明反应达到平衡。反应条件不清楚，故不能说明反应是否达到平衡。错误。②从t₀—t₁反应平衡，在t1时刻增大压强，V_正、V_逆都增大，V_正增大得多，平衡正向移动，到t2时刻达到新的平衡状态；在t2—t3保持该平衡；在t₃时刻升高温度，V_正、V_逆都增大，V_逆增大得多，平衡逆向移动，达到t₄时刻达到另一个新的平衡状态，在t₄—t₅保持该平衡；在t₅时刻加入催化剂，V_正、V_逆都增大，二者增大的相同，平衡没有发生移动。所以表示平衡混合物中的NH₃的含量最高的一段时间是t₂—t₃。图中t₃时改变的条件是升高温度。③在反应开始是n(H₂)=4amol,n(N₂)=2amol,由于平衡时N₂的转化率为50%，所以此时n(N₂)="1amol" ; n(H₂)=amol,n(NH₃)="2amol." 反应的平衡常数为(mol/L)^-2.