Question

【題目】（1）在2L恒容密閉容器中，發生反應2NO（g）+O2（g）2NO2（g）．

①某溫度時，按物質的量比2：1充入NO和O2開始反應，n（NO）隨時間變化如表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.007	0.006	0.006	0.006

0～4s內以O2濃度變化表示的反應速率為________．

②能說明該反應已達到平衡狀態的是________．

A．氣體顏色保持不變 B．氣體平均相對分子質量保持不變

C．υ正（NO）=2υ正（O2） D．氣體壓強保持不變

③已知：K300℃＞K400℃．下列措施能使該反應的反應速率增大且平衡向正反應方向移動的是_______．

A、升高溫度 B、充入Ar使壓強增大

C、選擇高效催化劑 D、充入NO使壓強增大

（2）甲烷燃料電池可以提升能量利用率．如圖是利用甲烷燃料電池電解100ml 1mol/L食鹽水，電解一段時間后，收集到標準狀況下的氫氣2.24L（設電解后溶液體積不變）．

①甲烷燃料電池的負極反應式：____________________________________________．

②電解后溶液的pH=________（忽略氯氣與氫氧化鈉溶液反應）．

（3）在化學反應中，只有極少數能量比平均能量高得多的反應物分子發生碰撞時才可能發生化學反應，這些分子稱為活化分子，使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ/mol表示．請認真觀察如圖，然后回答問題：

①下列3個反應中符合示意圖描述的反應的是 ___________（填代號）．

A、鋁粉與Fe2O3反應 B、用水稀釋濃硫酸溶液 C、灼熱的碳與CO2反應

②以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法．已知：

CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+306kJ/mol

CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+240kJ/mol

CH4（g）與H2O（g）反應生成CO2（g）和H2（g）的熱化學方程式為_______________________．

Answer 1

【答案】 0.000875mol/（L·s） A B D D CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+ pH=14 A CH4 （g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+372kJ/mol

【解析】（1）本題考查化學反應速率的計算、化學平衡狀態的判斷、勒夏特列原理，①0－4s消耗的NO物質的量為(0.02－0.006)mol=0.014mol，同時消耗氧氣的物質的量為0.014/2mol=0.007mol，根據化學反應速率的數學表達式，v(O2)=0.007/(4×2)mol/(L·s)=0.000875 mol/(L·s)；②A、NO2為紅棕色氣體，其余為無色氣體，因此當氣體顏色不再改變，說明反應達到平衡，故A正確；B、組分都是氣體，則氣體質量保持不變，反應前后氣體系數之和不相等，即氣體物質的量發生改變，根據平均摩爾質量的定義，因此當平均摩爾質量不再改變，說明反應達到平衡，故B正確；C、用不同物質的化學反應速率表示達到平衡，要求反應方向是一正一逆，υ正（NO）、υ正（O2）都是向正反應方向進行，故C錯誤；D、壓強之比等于物質的量之比，反應前后氣體系數之和不相等，因此當壓強不再改變，說明反應達到平衡，故D正確；③平衡常數只受溫度的影響，K300℃>K400℃，說明此反應的正反應是放熱反應，A、升高溫度，化學反應速率增大，但平衡向逆反應方向進行，故A錯誤；B、恒容狀態下，充入非反應氣體，組分的濃度不變，化學反應速率不變，化學平衡不移動，故B錯誤；C、催化劑只加快反應速率，但對化學平衡的移動無影響，故C錯誤；D、充入NO，增大反應物的濃度，化學反應速率增大 ，平衡向正反應方向移動，故D正確；（2）本題考查電極反應式的書寫以及電解原理，①燃料電池中通燃料的一極為負極，即通甲烷一極為負極，因為環境是酸性環境，因此負極反應式為CH4-8e－+2H2O=CO2+8H＋；②電解飽和食鹽水，陽極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，Cl－物質的量為100×10－3×1mol=0.1mol，0.1mol全部電解轉移電子物質的量0.1mol，此時產生氫氣的體積為0.1×22.4/2L=1.12L<2.24L，說明電解完食鹽水后，繼續電解了一部分水，當Cl－全部電解完后，產生n(OH－)=0.1mol，因為體積不變，因此c(OH－)=1mol·L－1，pH=14；（3）本題考查熱化學反應方程式的計算，①根據圖像，反應物的總能量高于生成物的總能量，說明此反應是放熱反應，A、鋁粉與Fe2O3反應屬于放熱反應，故A正確；B、用水稀釋濃硫酸，雖然是放熱過程，但屬于物理變化，故B錯誤；C、灼熱的碳與CO2反應是吸熱反應，故C錯誤；②CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）①，CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）②，根據目標反應方程式，①×2－②得出：CH4 （g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+372kJ·mol－1。