Question

【題目】按要求回答問題：

（1）以 Fe 和 Cu 為電極，稀 H2SO4 為電解質溶液形成的原電池中：

①H+向______極移動(填“正”或“負”)。

②電子流動方向由_____極流向______極(填：“正”、“負”)。

③若有 1mol e－ 流過導線，則理論上負極質量減少______g。

④若將稀硫酸換成濃硝酸，負極電極方程式為：___________。

（2）甲烷燃料電池是一種高效無污染的清潔電池，它用 KOH 做電解質。則負極反應方程式是________。

（3）一定溫度下，在容積為 2L 的密閉容器中進行反應：aN(g)bM(g)＋cP(g)，M、N、P的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示:

①反應化學方程式中各物質的系數比為 a∶b∶c＝____。

②1 min 到 3 min 這段時刻，以 M 的濃度變化表示的平均反應速率為：______。

③下列敘述中能說明上述反應達到平衡狀態的是_____。

A 反應中當 M 與 N 的物質的量相等時

B P 的質量不隨時間變化而變化

C 混合氣體的總物質的量不隨時間變化而變化

D 單位時間內每消耗 a mol N，同時消耗 b mol M

E 混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化F．M 的物質的量濃度保持不變

Answer 1

【答案】正 負 正 28 Cu—2e―＝Cu2＋ CH4-8e-+10 OH-=CO32-+7H2O 2:1:1 0.25mol/(L·min) BDF

【解析】

（1）由于金屬活動性Fe強于Cu，所以Fe做負極，Fe失電子發生氧化反應生成Fe2＋，電極反應式為Fe—2e―＝Fe2＋，Cu做正極，氫離子在正極上得電子發生還原反應生成氫氣，電極反應式為2H＋+2e―=H2↑，電子由負極Fe經導線流向正極Cu，H+向負電荷較多的正極移動；

（2）燃料電池工作時，負極為甲烷，堿性條件下，甲烷在負極失電子發生氧化反應，電極反應式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，正極是氧氣，氧氣在正極得電子發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-。

(3) 由圖像可知，達到平衡時N的物質的量減少了(8—2)mol=6 mol，M增加了（5—2）mol=3mol，P增加了（4—1）mol=3mol，由化學計量數之比等于變化量之比可得a：b∶c＝6:3:3=2:1:1，則反應的化學方程式為2N(g)M(g)＋P(g)。

（1）①H+向負電荷較多的正極移動，故答案為：正；

②電子由負極Fe經導線流向正極Cu，故答案為：負；正；

③Fe做負極，Fe失電子發生氧化反應生成Fe2＋，電極反應式為Fe—2e―＝Fe2＋，若有 1mol e－ 流過導線，由電極反應式可知負極消耗Fe的質量為0.5mol×56g/mol=28g，故答案為：28；

④若將稀硫酸換成濃硝酸，Fe在濃硝酸中鈍化，銅與濃硝酸反應生成硝酸銅、二氧化氮和水，則Fe做正極，Cu做負極，Cu失電子發生氧化反應生成Cu2+電極反應式為Cu—2e―＝Cu2＋，故答案為：Cu—2e―＝Cu2＋；

（2）堿性甲烷燃料電池工作時，具有還原性的甲烷為原電池的負極，甲烷在負極失電子發生氧化反應，電極反應式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，故答案為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

（3）①由圖像可知，達到平衡時N的物質的量減少了(8—2)mol=6 mol，M增加了（5—2）mol=3mol，P增加了（4—1）mol=3mol，由化學計量數之比等于變化量之比可得a：b∶c＝6:3:3=2:1:1，故答案為：2:1:1；

②1 min 到 3 min 這段時刻，M增加了（4—3）mol=1mol，以 M 的濃度變化表示的平均反應速率為v（M）===0.25mol/(L·min)，故答案為：0.25mol/(L·min)；

③A、反應中當 M 與 N 的物質的量相等時，該反應不一定達到平衡狀態，與反應初始物質的量及轉化率有關，故錯誤；

B、P 的質量不隨時間變化而變化，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；

C、該反應是氣體體積不變的反應，混合氣體的總物質的量始終不變，混合氣體的總物質的量不隨時間變化而變化，不能說明反應達到平衡狀態，故錯誤；

D、單位時間內每消耗 a mol N，同時消耗 b mol M說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；

E、該反應是氣體體積不變的反應，混合氣體的壓強終不變，混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化，不能說明反應達到平衡狀態，故錯誤；

F、M 的物質的量濃度保持不變，說明正逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故正確；

BDF正確，故答案為：BDF。