Question

【题目】I.汽车内燃机工作时会引起N2和O2的反应：N2+O22NO，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。

（1）在T1、T2温度下，一定量的NO发生分解反应时N2 的体积分数随时间变化如图所示，根据图像判断反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的△H_____0(填“>"或“<”）。

（2）在T3温度下，向2L密闭容器中充入10molN2与5molO2，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则该反应的速率v(N2)_________。

II．（3）金属镍具有优良的物理和化学特性，是高技术产业的重要原料。羰基法提纯镍涉及的反应为：Ni(s）+4CO(g）Ni(CO）4(g）△H＜0，一定温度下，将一定量的粗镍和CO加入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是___(填字母）

Ⅲ.甲烷和甲醇可以做燃料电池，具有广阔的开发和应用前景，回答下列问题

（4）甲醇燃料电池（简称DMFC )由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如下图所示：

通入a气体的电极是原电池的___极（填“正”或“负”），其电极反应式为_________。

（5）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示U形管中氯化钠溶液的体积为800ml。闭合K后，若每个电池甲烷用量为0.224L (标况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为____(法拉第常数F=9.65×104C/mol)，若产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，电解后U形管中溶液的pH为_________。

Answer 1

【答案】 > 0.01mol/(L.s) bd 负 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 7.72×103 c 13

【解析】（1）根据题给图像知，温度为T2时先达到平衡状态，说明温度为T2时反应速率快，故温度：T1＜T2，但温度为T2时反应达平衡时氮气的体积分数低，说明升高温度平衡向正反应方向进行，正方应是吸热反应，即△H＞0。（2）50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，根据方程式可知消耗氮气是1mol，则该反应的速率v(N2)根据公式v=△n/V△t将题给数据代入计算得υ(N2)＝＝0.01 mol·L－1·s－1；（3）一定温度下，将一定量的粗镍和CO加入一恒压密闭容器中，a.随着反应的进行，容器内气体的质量增大，物质的量减小，等压条件下容器体积减小，密度逐渐增大，达平衡时密度不变，与图像不符，a错误；b.随着反应的减小，反应物的浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，达平衡时正反应速率不变，与图像符合，b正确；c. △H不随反应的进行而变化，不能作为平衡标志，c错误；d.CO的转化率随反应的进行不断增大，达平衡时CO的转化率不变，与图像相符，d正确，答案选bd；（4）燃料电池中，通入燃料的电极为负极，发生氧化反应。根据装置图可知左侧是电子流出的一极，所以通入a气体的电极是原电池的负极。由于存在质子交换膜，所以甲醇被氧化生成二氧化碳，电极方程式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+；（5）电解氯化钠溶液的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑，可知关系式1 mol CH4～8 mol e﹣～8molNaOH，故若每个电池甲烷通入量为0.224L（标准状况），生成0.08molNaOH，c（NaOH）＝0.08mol÷0.8L＝0.1mol/L，pH=13；电解池通过的电量为×8×9.65×104Cmol﹣1=7.72×103C（题中虽然有两个燃料电池，但电子的传递量只能用一个池的甲烷量计算。