Question

I．已知在 1×10⁵ Pa、298 K 时断裂 1 mol H—H 键吸收的能量为 436 kJ，断裂 1 mol N—H 键吸收的能量为391 kJ，断裂 1 mol N≡N 键吸收的能量是 945 kJ。

(1)根据以上数据判断工业合成氨的反应 是_____(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)在 298 K 时，取 1 mol N₂ 和 3 mol H₂ 放入一密闭容器中，加入催化剂进行反应。理论上完全反应放出或吸收的热量为Q₁，则 Q₁ 为_____kJ。

(3)实际生产中，放出或吸收的热量为 Q₂，Q₁ 与Q₂ 的大小关系为_____

A．Q₁<Q₂    B． Q₁>Q₂                 C．Q₁＝Q₂

Ⅱ．微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇微生物燃料电池中，电解质溶液呈酸性，示意图如图：

(1)该电池中外电路电子的流动方向为_____(填“从A 到B”或“从B 到A”)。

(2) B 电极附近氧气发生的电极反应为_____。

III．某可逆反应在体积为 2 L 的密闭容器中进行，0～3 分钟各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、C 均为气体，B 为固体)

(1)该反应的化学方程式为_____。

(2)下列说法正确的是_____。

A. 2min 内 A 表示的反应速率为 0.5mol·L^-1·min^-1

B. 增加B 的物质的量，可使反应速率加快

C. 当容器内混合气体的密度保持不变时，该反应达到平衡状态

D. 当容器内压强保持不变时，该反应达到平衡状态

Answer

放热 93 B 从A 到B O2+4H++4e-=2H2O 2A(g)+B(s)2C(g) AC

【解析】

I．假设1 mol N2 和完全反应生成 3 mol H2完全反应生成 2molNH3，则反应时断裂化学键需要吸收的能量为945 kJ+3×436 kJ=2253 kJ，形成化学键放出的能量为6×391 kJ=2346 kJ。

(1)根据计算可知，反应时放出能量大于吸收能量，所以是放热反应；

(2)理论上完全反应时放出热量Q1=2346 kJ-2253 kJ=93 kJ；

(3)实际生产中，由于反应为可逆反应，1 mol N2 和3 mol H2是不可能完全反应的，所以放出能量要少，即Q1>Q2；

Ⅱ．电池工作时氧气生成水，氧元素的化合价降低，氧气得到电子，所以B电极为正极，甲醇化合价升高，失去电子，A电极为负极。

(1)电池中外电路电子从负极流向正极，所以电子流动方向为从A 到B；

(2) B电极附近氧气得到电子结合氢离子生成水，发生的电极反应为O2+4H++4e-=2H2O；

III．(1)根据图示，2分钟时A物质减少2mol，B减少1mol，C增加2mol，则该反应的化学方程式为2A(g)+B(s)2C(g)；

(2) A. 2min 内 A 表示的反应速率为= 0.5mol·L-1·min-1，A正确；

B. 增加B的物质的量，由于B为固体，浓度不发生变化，所以反应速率不变，B错误；

C. 由于B为固体，当未达到平衡时，容器内气体的质量可以变化，由于体积固定，所以密度是可变量，所以当容器内混合气体的密度保持不变时，气体的质量保持不变，该反应达到平衡状态，C正确；

D. 根据反应2A(g)+B(s)2C(g)，B为固体，容器内气体的物质的量始终保持不变，即压强也始终不变，所以当容器内压强保持不变时，不能判断反应达到平衡状态，D错误；

正确的是AC。