Question

能源的開發、利用與人類社會的可持續發展息息相關，充分利用好能源是擺在人類面前的重大課題。
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
則反應4Fe(s)＋3O₂(g)＝2Fe₂O₃(s)的焓變ΔH＝       kJ·mol^－1。
Ⅱ．依據原電池的構成原理，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是    （填序號)。
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
若以稀硫酸為電解質溶液，則該原電池的正極反應式為                        。
Ⅲ．氫氣作為一種綠色能源，對于人類的生存與發展具有十分重要的意義。
（1）實驗測得，在通常情況下，1 g H₂完全燃燒生成液態水，放出142.9 kJ熱量。則H₂燃燒的熱化學方程式為                                           。
（2）用氫氣合成氨的熱化學方程式為N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  ΔH＝－92.4 kJ·mol^－1
①一定條件下，下列敘述可以說明該反應已達平衡狀態的是       。
A．υ_正(N₂)＝υ_逆(NH₃)
B．各物質的物質的量相等
C．混合氣體的物質的量不再變化
D．混合氣體的密度不再變化
②下圖表示合成氨反應達到平衡后，每次只改變溫度、壓強、催化劑中的某一條件，反應速率υ與時間t的關系。其中表示平衡混合物中的NH₃的含量最高的一段時間是       。圖中t₃時改變的條件可能是        。

③溫度為T℃時，將4a mol H₂和2a mol N₂放入0.5 L密閉容器中，充分反應后測得N₂的轉化率為50%，則反應的平衡常數為                。

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   升高溫度 ③(mol/L)^-2

試題分析：Ⅰ(②+③)×6-①×2得反應4Fe(s)＋3O₂(g)＝2Fe₂O₃(s)的焓變ΔH＝(6c－6b－2a )kJ/mol. Ⅱ.若能共存原電池，則反應必須為氧化還原反應，且為放熱反應。只有D符合條件。若以稀硫酸為電解質溶液，則該原電池的正極反應式為O₂＋4H⁺＋4e^－=2H₂O。負極的電極式為CH₄-8e^-+2H₂O= CO₂+8H⁺。Ⅲ．（1）H₂燃燒的熱化學方程式為2H₂(g) +O₂(g) = 2H₂O(l)    △H=－571.6kJ/mol；（2）①A．在任何時刻υ_正(N₂)：υ_正(NH₃)=1:2，υ_正(NH₃)=2υ_正(N₂)，若υ_正(N₂)=υ_逆(NH₃)，則υ_正(NH₃)=2υ_逆(NH₃)，反應未達到平衡。錯誤。B. 各物質的物質的量相等,此時僅是反應的一個極特殊的情況，可能達到平衡，也可能為達到平衡。錯誤。C. 若混合氣體的物質的量不再變化，說明任何物質的消耗的濃度與產生的濃度不變，反應達到平衡。正確。D．若容器的容積不變，任何時刻混合氣體的密度不再變化，不能說明反應達到平衡。若容器為恒壓條件，混合氣體的密度不再變化，說明反應達到平衡。反應條件不清楚，故不能說明反應是否達到平衡。錯誤。②從t₀—t₁反應平衡，在t1時刻增大壓強，V_正、V_逆都增大，V_正增大得多，平衡正向移動，到t2時刻達到新的平衡狀態；在t2—t3保持該平衡；在t₃時刻升高溫度，V_正、V_逆都增大，V_逆增大得多，平衡逆向移動，達到t₄時刻達到另一個新的平衡狀態，在t₄—t₅保持該平衡；在t₅時刻加入催化劑，V_正、V_逆都增大，二者增大的相同，平衡沒有發生移動。所以表示平衡混合物中的NH₃的含量最高的一段時間是t₂—t₃。圖中t₃時改變的條件是升高溫度。③在反應開始是n(H₂)=4amol,n(N₂)=2amol,由于平衡時N₂的轉化率為50%，所以此時n(N₂)="1amol" ; n(H₂)=amol,n(NH₃)="2amol." 反應的平衡常數為(mol/L)^-2.