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

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

【解析】

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.

考点：考查盖斯定律的应用、热化学方程式的书写、化学平衡状态的判断、外界条件对平衡的影响及化学平衡常数的计算等知识。