Question

【题目】碳、氮广泛的分布在自然界中，碳、氮的化合物性能优良在工业生产和科技领域有重要用途。

（1）氮化硅（Si3N4）是一种新型陶瓷材料，它可由SiO2与过量焦炭在1300~1700℃的氮气流中反应制得：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)，已知60gSiO2完全反应时放出530.4kJ的能量，则该反应每转移1mole-，可放出的热量为___________________。

（2）某研究小组现将三组CO(g)与H2O(g)混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g)，得到如下数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达平衡所需时间/min
		CO	H2O	CO	H2
1	650	2	4	0.5	1.5	5
2	900	1	2	0.5	0.5

①实验1中，前5min的反应速率v(H2O)=_____________。

②下列能判断实验2已经达到平衡状态的是______________________。

a.混合气体的密度保持不变 b.容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度比不再变化

c.容器内压强不再变化 d..容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化

e. v正（CO）=v逆（H2O）

③若实验3的容器是绝热恒容的密闭容器，实验测得H2O(g)的转化率H2O％随时间变化的示意图如左上图所示，b点v正_________v逆（填“<”、“=”或“>”）

（3）利用CO与H2可直接合成甲醇，右上图是由“甲醇（CH3OH）一空气”形成的绿色燃料电池的工作原理示意图，b电极是该燃料电池的_________（选“正极”或“负极”）；写出以石墨为电极的电池工作时负极的电极反应式___________________________________。

Answer 1

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

【解析】分析:(1)根据方程式3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g),可以知道60gSiO2（1molSiO2）完全反应时,转移4mol电子,放出530.4kJ热量，据此计算；
(2)①根据计算V(H2)，再根据速率之比等于化学计量数之比计算V(H2O)；
② a.恒容条件下,反应物和产物都是气体,密度始终不变;
b.容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化,则说明反应处于平衡状态;
c.恒温、恒容条件下,气体的总物质的量始终不变,压强始终不变;
d.该反应气体的物质的量不变,气体的质量也不变,所以反应过程中气体的平均相对分子质量不变;

e.V正(CO)=V逆(H2O)，转化成H2O的正、逆反应速率相等;
③ c到达平衡,而b点未达到平衡,正反应速率减小,逆反应速率增大至相等，故b点;
(3)通甲醇（CH3OH）的一极为负极，电极的电池工作时负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。

详解:(1)根据方程式3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g),可以知道60gSiO2（1molSiO2）完全反应时,转移4mol电子,放出530.4kJ热量，所以每转移每转移1mole-,可放出的热量为132.6kJ,
因此，本题正确答案是:132.6kJ；
(2)① v(H2) = =0.15mol/(Lmin)，速率之比等于化学计量数之比,则v(H2O)=v(H2)= 0.15mol/(Lmin)，
因此，本题正确答案是: 0.15mol/(Lmin)；
② a.恒容条件下,反应物和产物都是气体,密度始终不变,故a错误;
b. 容器内CO、H2O、CO2、H2的浓度不再变化，则说明反应处于平衡状态,故b正确；
c.恒温、恒容条件下，气体的总物质的量始终不变，压强始终不变，故c错误；
d.该反应气体的物质的量不变，气体的质量也不变，所以反应过程中气体的平均相对分子质量不变，故d错误；
e.V正(CO)=V逆(H2O)，转化成H2O的正、逆反应速率相等，故e正确。
故选:be；
③ c到达平衡,而b点未达到平衡,正反应速率减小,逆反应速率增大至相等,故b点；
因此，本题正确答案是:；
(3)通甲醇（CH3OH）的一极为负极,电极的电池工作时负极的电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,

因此，本题正确答案是：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+。