Question

5．（1）在100℃时，将0.400mol的二氧化氮气体充入2L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）	0	20	40	60	80
n（NO2）/mol	0.40	n1	0.26	n3	n4
n（N2O4）/mol	0.00	0.05	n2	0.08	0.08

①在上述条件下，从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为0.15 mol/（L•min）．
②n₃=n₄（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）氧族元素单质与H₂反应情况：

元素	O	S	Se	Te
单质与H2反应情况	点燃时易化合	加热化合	加热难化合	不能直接化合

工业上Al₂Te₃可用来制备H₂Te，完成下列化学方程式并配平：
1Al₂Te₃+6H₂O═2Al（OH）₃↓+3H₂Te↑
（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通人的氢气和氧气由孔隙中逸出，并在电极表面发生电极反应而放电．

其电极分别为a是负极，（填正或负），若介质为KOH溶液，其电极反应分别是：
a极：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂Ob极：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）①先计算四氧化二氮的反应速率，再根据同一可逆反应同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比计算二氧化氮反应速率；
②可逆反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不变；
（2）根据元素守恒知，反应物中另一种物质是H₂O，该反应中各元素化合价不变，根据原子守恒配平方程式即可；
（3）燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，所以a是负极、b是正极，电解质溶液呈碱性，所以负极上氢离子失电子和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子．

解答 解：（1）①该反应中0-20s内v（N₂O₄）=$\frac{\frac{0.05mol-0}{2L}}{20s}$=0.00125mol/（L．s）=0.075mol/（L．min），同一可逆反应同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比得v（NO₂）=2v（N₂O₄）=2×0.075mol/（L．min）=0.15mol/（L．min），
故答案为：0.15；  
②根据表中数据知，60s、80s时四氧化二氮的物质的量相等，说明60s时该反应达到平衡状态，所以n₃=n₄，故答案为：=；
（2）根据元素守恒知，反应物中另一种物质是H₂O，该反应中各元素化合价不变，根据原子守恒配平方程式为1Al₂Te₃+6H₂O═2Al（OH）₃↓+3H₂Te↑，故答案为：1；6H₂O；2；3；
（3）燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，所以a是负极、b是正极，电解质溶液呈碱性，所以负极上氢离子失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H₂-2e ^-+2OH^-=2H₂O，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O₂+4 e ^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：负；H₂-2e ^-+2OH^-=2H₂O；O₂+4 e ^-+2H₂O=4OH^-．

点评 本题考查化学反应平衡计算、方程式的配平及原电池原理，侧重考查基本原理，把握化学平衡中各物质的反应速率与计量数的关系、燃料电池特点即可解答，难点是电极反应式的书写，注意（3）题电解质溶液呈碱性，所以不能生成氢离子．