化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用.氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料.Ⅰ、氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景.现用氢氧燃料电池进

化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用.氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料.Ⅰ、氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景.现用氢氧燃料电池进

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化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用.氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料.
Ⅰ、氢氧燃料电池能量转化率高,具有广阔的发展前景.现用氢氧燃料电池进行如图实验(图中所用电极均为惰性电极)
(1)对于氢氧燃料电池中,下列表达不正确的是______.
A、a电极是负极,OH-移向负极
B、b电极的电极反应为:O2+2H2O+4e-→4OH-
C、电极总反应式为:2H2+O2
点燃
.
2H2O
D、电池中电解质溶液的pH保持不变
E、氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
(2)如图装置中盛有100mL 0.1mol•L-1 AgNO3溶液,当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时,则此时右图装置中溶液的pH=______.(溶液体积变化忽略不计)
Ⅱ、氢气是合成氨的重要原料.工业上合成氨的反应是:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.2kJ•mol-1
(1)下列事实中,不能说明上述可逆反应已经达到平衡的是______.
①N2、H2、NH3的体积分数不再改变
②单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2
③单位时间内生成3n mol N-H键的同时生成n mol N≡N
④用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1:3:2
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
(2)已知合成氨反应在某温度下2.00L的密闭容器中进行,测得如下数据:
答案
举一反三
时间(h)
物质的量(mol)
01234
N21.50n11.20n31.00
H24.504.203.60n43.00
NH30.000.20n21.001.00
Ⅰ、(1)A、a电极通入氢气,发生氧化反应,应是负极,原电池工作时OH-移向负极,故A正确;
B、通入氧气的电极为正极,发生还原反应,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故B正确;
C、电极总反应式为2H2+O2=2H2O,不是在点燃的条件下反应,故C错误;
D、电解硝酸银溶液总反应式为4AgNO3+2H2O
电解
.
4HNO3+O2↑+4Ag,电池中电解质溶液的pH减小,故D错误;
E、氢氧燃料电池可分别在两级上通入氢气和氧气,是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置,故E正确.
故答案为:CD;
(2)电解硝酸银溶液,阴极发生4Ag++4e-=4Ag,阳极发生4OH--4e-=2H2O+O2↑,
总反应式为4AgNO3+2H2O
电解
.
4HNO3+O2↑+4Ag,当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL(标准状况下)时,
n(H2)=
0.112L
22.4L/mol
=0.005mol,由电极方程式H2-2e-+2OH-=2H2O可知转移电子0.01mol,由电解AgNO3的总反应式可知,转移4mol电子,生成4mol硝酸,因此转移0.01mol电子,产生硝酸0.01mol,c(H+)=
0.01mol
0.1L
=0.1mol/L,则pH=1,
故答案为:1;
Ⅱ、(1)①N2、H2、NH3的体积分数不再改变,说明达到平衡状态,故①正确;
②单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,故②正确;
③单位时间内生成3n mol N-H键的同时生成n mol N≡N,不符合系数比,正逆反应速率不等,没有达到平衡状态,故③错误;
④用N2、H2、NH3的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1:3:2,因反应速率之比任意时刻都等于化学计量数之比,不能判断是否达到平衡,故④错误;
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变,可说明气体的总物质的量不再改变,反应达到平衡状态,故⑤正确;
⑥对于反应前后气体体积改变的反应,混合气体的总物质的量不再改变,可说明达到平衡状态,故⑥正确.
故答案为:③④;
(2)①反应进行到2小时时,消耗的氮气为0.3mol,由反应的热化学方程式N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.2kJ•mol-1可知,放出的热量为0.3mol×92.2kJ•mol-1=27.66kJ,
故答案为:27.66;
②由表中数据可知0~1小时内H2的平均反应速率为v(H2)=
4.5mol-4.2mol
2L
1h
=0.15mol/(L•h),
则v(N2)=
1
3
v(H2)=0.05mol/(L•h),
故答案为:0.05;
③由表中数据可知平衡时c(N2)=0.5mol/L,c(H2)=1.5mol/L,c(NH3)=0.5mol/L,
则K=
0.52
0.5×1.53
=0.148≈0.15,
故答案为:0.15;
④再加入N2、H2和NH3各1mol时,此时c(N2)=1mol/L,c(H2)=2mol/L,c(NH3)=1mol/L,
此时Qc=
1×1
23
=0.125<0.15,
则平衡向正反应方向移动,
故答案为:正反应.
某温度下,反应H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=
9
4
.该温度下在体积均为10L的三个密闭容器中分别加入反应物,起始加入量如下图所示:
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起始量
H2(mol)122
CO2(mol)112
氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用时当前的重要研究内容之一.
(1)一定条件下,在一个密闭的容器中充入气体:N22mol、H26mol,达到平衡后N2的转化率为50%,同时放热92.3kJ.
①该反应的热化学方程式为:______.
②升高温度,该反应的平衡常数K值______(填“增大”“减小”或“不变”).
③在一定条件下,在密闭容器中发生合成氨反应,N2、H2、NH3的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为0).当反应达到平衡时,它们的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L.下列说法中不正确的是______(填字母).
A.当H2与NH3生成速率为3:2时,反应一定达到平衡状态
B.H2与N2的转化率一定相等
C.c1一定等于0.14mol/L
D.c3的取值范围为0<c3<0.28mol/L
E.使用催化剂可以提高氨气的转化率
(2)利用反应8NH3+6NO2⇌7N2+12H2O可处理大气污染气体NO2.当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标况下的体积是______.
(3)最近科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可以直接用于燃料电池的方法,其装置为用铂黑作为电极,加入电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气.其电池反应为4NH3+3O2═2N2+6H2O,则通入氨气的一极应为______(填“正极”或“负极”),该电极反应式为______.
(4)工业上净化处理铬污染方法之一是:将含K2Cr2O7酸性废水放人电解槽内,加入适量的NaCl,以Fe和石墨为电极进行电解.经过一段时间后,生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀除去(已知Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×l0-31).已知电解后的溶液中c(Fe)为2.0×10-13mol/L,则溶液中c(Cr3+)为______mol/L.
将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中发生反应3A(g)+B(g)═xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol•L-1,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率是0.1mol/(L•min).则:
(1)此时,A的物质的量浓度为______;
(2)反应开始前容器中A、B的物质的量为______;
(3)B的平均反应速率为______;
(4)x的值为______.
在2L和密闭容器中放入4molN2O5,发生如下反应:2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)反应进行到5min时,测得N2O5转化了20%,求:
(1)5min时,剩余N2O5的物质的量;
(2)前5min,v(NO2)为多少;
(3)5min时,N2O5的物质的量占混合气体总物质的量的百分比.
恒温条件下,将2.0molSO2与amolO2混合通入一密闭容器中,发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g).反应达平衡时,测得容器内n(SO3)=1.3mol,n(O2)=3.0mol.
求:
(1)a的值.
(2)平衡时SO2的转化率.