Question

Ⅰ：可逆反应在某体积为5L的密闭容器中进行，在从0﹣3分钟各物质的量的变化情况如图所示(A，B，C均为气体)

（1）该反应的化学方程式为______________；

（2）恒温恒容下，N₂(g)+3H₂(g) 2NH₃(g)，达到平衡的标志有_______________。

A．3v_正(H₂)=2v_逆(NH₃)    

B．混合气体总质量不在随时间变化  

C．容器内的压强不再随时间而变化   

D． N₂、H₂、NH₃的浓度之比为1:2:3 

E．单位时间生成nmolN₂，同时消耗3nmolH₂

F．断开一个N≡N键的同时有6个N—H键生成  

Ⅱ：以氨作为燃料的燃料电池，具有能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。燃料电池的结构如图所示：

①a极是电池的______________（填“正”或“负”）极，电极反应式为________________。

②当生成0.5molN₂时，电路中通过的电子的物质的量为_____。

Ⅲ：甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法，且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示：

（1）已知一定条件下

反应I：  CH₃OH(g)=CO(g)+2H₂(g)     ΔH₁=+90.7kJ/mol

反应III：CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g)    ΔH₃=+49.5kJ/mol

该条件下反应II的热化学方程式是____________________________。

（2）如图，酸性电解质溶液中，电解CO₂可以制备乙醇，写出阴极的电极方程式：____________________________。

Answer

2A(g)+B(g)⇌2C(g) CE 负 2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O 3mol H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1 2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O

【解析】

Ⅰ：(1)由图计算2分内物质的量变化值，据此求出该反应的化学方程式；

(2) 当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量不变，据此判断来分析判断恒温恒容下的N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，达到平衡的标志有哪几个？

Ⅱ：由燃料电池的工作原理、燃料电池的电极上通入的物质判断正负极、书写电极方程式并计算电子的物质的量；

Ⅲ：(1)由图知甲醇水蒸气重整制氢方法由2条：第一条为先反应Ⅰ再反应Ⅱ，第二条为反应Ⅲ，按盖斯定律可求得一定条件下反应II的热化学方程式；

(2)由图知电解时阴极的反应就是CO2得电子被还原成乙醇，据此写电极方程式；

(1)由图象可以看出，A、B的物质的量逐渐减小，则A、B为反应物，C的物质的量逐渐增多，所以C为生成物，当反应到达2min时，△n(A)=2mol，△n(B)=1mol，△n(C)=2mol，化学反应中，各物质的物质的量的变化值与化学计量数成正比，则△n(A)：△n(B)：△n(C)=2:1:2，所以反应的化学方程式为：2A(g)+B(g)⇌2C(g)；
故答案为：2A(g)+B(g)⇌2C(g)；

(2)当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量不变，据此判断来分析判断恒温恒容下的N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，达到平衡的标志有哪几个？

A． v正(H2)= v逆(H2) 为平衡状态，即2v正(H2)=3v逆(NH3) 时为平衡状态，故3v正(H2)=2v逆(NH3) 不能说明处于平衡状态，A错误；

B．混合气体总质量始终不会随时间变化 ，故混合气体总质量不随时间变化不能说明处于平衡状态，B错误；

C．容器内的压强会随着一开始反应而变化，当压强不再随时间而变化，能说明处于平衡状态，C正确；

D． N2、H2、NH3的浓度之比取决于各物质的用量，当这三者的浓度之比为1:2:3，不能说明处于平衡状态，D错误；

E．单位时间生成nmolN2，必定伴随着3nmolH2的生成，而同时消耗3nmolH2，则意味着氢气的物质的量浓度不再变化，能说明处于平衡状态，E正确；

F．断开一个N≡N键的同时必定有6个N—H键生成，故不能说明处于平衡状态，F错误；

答案为：CE；

Ⅱ：①由示意图知，a极通入燃料氨气，则a极是电池的负极，氨气失去电子被氧化，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O；

答案为：负；2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O；

②由电极方程式2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O知，当生成0.5molN2时，电路中通过的电子的物质的量为3mol；

答案为：3mol；

(1)由图知甲醇水蒸气重整制氢方法由2条：第一条为先发生反应Ⅰ再发生反应Ⅱ，第二条为反应Ⅲ，已知反应I： CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol

反应III：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol

按盖斯定律可知，反应Ⅰ+反应Ⅱ=反应Ⅲ，则反应II的热化学方程式为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1；

答案为：H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1；

(2)由图知电解时阴极的反应就是CO2得电子被还原成乙醇，在酸性电解质溶液中，阴极方程式为：2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O；

答案为：2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O。