Question

17．一定温度下将6mol的A及6molB混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），经过5分钟后反应达到平衡，测得A的转化率为60%，C的平均反应速率是0.36mol/（L•min）．求：
（1）平衡时D的浓度=1.2，
（2）B的平均反应速率v（B）=0.12，
（3）x=3，
（4）开始时容器中的压强与平衡时的压强之比为10：11（化为最简整数比）
（5）以NH₃代替氢气研发燃料电池是当前科研的一个热点．使用的电解质溶液是2mol•L^-1的KOH溶液，电池总反应为：4NH₃+3O₂═2N₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；每消耗3.4gNH₃转移的电子数目为0.6N_A．

Answer 1

分析 3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），经过5分钟后反应达到平衡，测得A的转化率为60%，则
             3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），
开始（mol/L） 3       3        0      0
转化       3×60%     0.6              1.2
平衡          1.2     2.4      0.6x    1.2
（1）由上述分析可知平衡状态D的浓度；
（2）结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（3）结合速率之比等于化学计量数之比计算；
（4）开始时容器中的压强与平衡时的压强之比等于反应前后的物质的量之和的比；
（5）依据化学方程式分析氨气化合价变化，判断发生氧化反应的物质是氨气，原电池中在负极失电子，正极上氧气得到电子生成氢氧根离子；结合化学方程式和电子转移总数计算每消耗3.4g NH₃转移的电子数．

解答 解：3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），经过5分钟后反应达到平衡，测得A的转化率为60%，则
                     3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），
开始（mol/L） 3          3             0           0
转化（mol/L） 3×60%     0.6                1.2
平衡（mol/L） 1.2      2.4        0.6x      1.2
（1）由上述分析可知平衡状态D的浓度为1.2mol/L，故答案为：1.2；
（2）B的平均反应速率υ（B）=$\frac{0.6mol/L}{5min}$=0.12mol/（ L．min），故答案为：0.12；　
（3）由速率之比等于化学计量数之比可知，$\frac{1}{x}=\frac{0.12}{0.36}$，解得x=3，故答案为：3；
（4）开始时容器中的压强与平衡时的压强之比等于反应前后的物质的量之和的比，为（6+6）mol：（1.2+2.4+0.6×3+1.2）mol/L×2L=10：11，故答案为：10：11；
（5）电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，反应中2mol氨气反应电子转移6mol电子，每消耗3.4g NH₃物质的量=$\frac{3.4g}{17g/mol}$=0.2mol，转移的电子数为0.6N_A；
故答案为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；0.6N_A．

点评 本题考查化学平衡的计算以及电化学知识，为高频考点，把握化学平衡三段法计算、速率及压强比的计算方法为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，题目难度不大．