Question

【題目】（1）恒溫下，將amolN2與bmolH2的混合氣體通入一個固定容積的密閉容器中，發生如下反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

①若反應某時刻t時，n(N2)=13mol，n(NH3)=6mol，則a=_____mol；

②反應達平衡時，混合氣體的體積為716.8L（標況下），其中NH3的含量(體積分數)為25%，平衡時NH3的物質的量_____；

③原混合氣體與平衡混合氣體的總物質的量之比（寫出最簡整數比、下同），n(始)∶n(平)=_____；

④原混合氣體中，a∶b=_____；

⑤達到平衡時，N2和H2的轉化率之比，α(N2)∶α(H2)=______；平衡混合氣體中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=_____。

（2）CH3OH燃料電池是目前開發最成功的燃料電池之一，這種燃料電池由甲醇、空氣(氧氣)、KOH(電解質溶液)構成。其中負極反應式為CH3OH＋8OH--6e-=CO32-＋6H2O。則下列說法正確的是______(填序號)。

①電池放電時通入空氣的電極為負極

②電池放電時，電解質溶液的堿性逐漸減弱

③電池放電時每消耗6.4gCH3OH轉移1.2mol電子

Answer 1

【答案】16 8mol 5:4 2:3 1:2 3:3:2 ②③

【解析】

(1)根據題意，列三段式如下：；據此可以求出a=16mol；反應達平衡時，NH3的物質的量為；平衡混合氣的組成為：N2為16mol-4mol=12mol，NH3為8mol，H2為32mol-12mol-8mol=12mol，則：

據此可以求出b=24；據以上分析解答問題①-⑤；氣體的體積分數與氣體的物質的量分數成正比；轉化率=變化量與起始量的比值；

(2)甲醇燃料電池，甲醇在負極發生氧化反應，；氧氣在正極發生還原反應，O2+4e-+2H2O=4OH-，據此進行①-③問題的解答。

(1)①根據題意，列三段式如下： ，所以a=(13+3)mol=16mol，故答案為：16；

②反應達平衡時，混合氣體為，其中NH3的物質的量為，故答案為：8mol；

③結合①②可知，平衡混合氣的組成為：N2為16mol-4mol=12mol，NH3為8mol，H2為32mol-12mol-8mol=12mol，則：，解得：b=24，n(始):n(平)= (16+24):(12+12+8)=40:32=5:4，故答案為：5:4；

④由③可知，a:b=16:24=2:3，故答案為：2:3；

⑤達到平衡時，N2和H2的轉化率之比，α(N2):α(H2)==1:2，平衡混合氣體中，n(N2):n(H2):n(NH3)=12:12:8=3:3:2，故答案為：1:2；3:3:2；

(2)①燃料電池放電時，氧氣得電子，通入正極，①錯誤；

②燃料電池總反應為：2CH3OH＋3O2+4OH-=2CO32-＋6H2O，消耗OH-的同時生成H2O，電解質溶液堿性減弱，②正確；

③消耗6.4gCH3OH，其物質的量為，則根據負極反應式可知：轉移電子為，③正確；

綜上所述，②③正確，故答案為：②③。