Question

1．（1）对于反应：K₂Cr₂O₇+HCl→KCl+CrCl₃+Cl₂↑+H₂O，回答下列问题：
①配平方程式，并用单线桥表示此反应转移的电子数目及方向
1K₂Cr₂O₇+14HCl=2KCl+2 CrCl₃+3Cl₂↑+7H₂O
②若反应中，发生氧化反应的HCl为1.2mol，则被还原的K₂Cr₂O₇物质的量为0.2mol．
（2）工业合成氨的反应：N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃是一个可逆反应，在容积为2L的密闭容器中进行，反应经过10min后，生成10mol NH₃，则用N₂表示的化学反应速率是0.25mol，•（L•min）^-1；如果将1mol N₂和3mol H₂混合，在一定条件下使其充分反应，反应放出的热量总小于上述数值，其原因是
该反应是可逆反应，1 mol N₂和3 mol H₂不能完全反应，因此放出的热量总是小于92 kJ．
（3）美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置，其构造如图所示：A、B两个电极均由多孔的碳块组成．该电池的正极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．如果将上述装置中通入的H₂改成CH₄气体，也可以组成一个原电池装置，电池的总反应方程式为：CH₄+2O₂+2KOH═K₂CO₃+3H₂O，则该电池的负极反应式为：CH₄+8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）①该反应中，Cr元素化合价由+6价变为+3价、Cl元素化合价由-1价变为0价；根据化合价升高值=化合价降低值=转移电子数来回答；
②根据发生氧化反应的HCl和K₂Cr₂O₇的关系式计算；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$来计算速率；不同物质表示的速率之比等于系数之比，据此计算；
（3）在燃料电池中，通入正极的一极氧气，通入负极的一极氧气是燃料，负极的电极反应=总反应-正极的电极反应．

解答 解：（1）①反应中所有Cr元素化合价降低了6价，被还原，K₂Cr₂O₇具有氧化性，为氧化剂，部分Cl元素的化合价从-1升高到了0价，共升高了6价，根据电子守恒，所以重铬酸钾的系数是1，CrCl₃的系数是2，氯气的系数是3，根据K元素守恒，KCl的系数是2，根据Cl元素守恒，HCl的系数是14，根据H元素守恒，生成的水的系数是7，转移电子数目为6，用单线桥法标出电子转移的方向和数目可表示为，
故答案为：1；14；2；2；3；7；；
②若反应中，假设有14molHCl参加反应，有6molHCl被氧化，所以发生氧化反应的HCl为1.2mol，则被还原的K₂Cr₂O₇物质的量=$\frac{1.2mol}{6}$=0.2mol，
故答案为：0.2；
（2）在容积为2L的密闭容器中进行，反应经过10min后，生成10mol NH₃，则用NH₃表示的化学反应速率是$\frac{\frac{10mol}{2L}}{10min}$=0.5mol•（L•min）^-1，用氮气表示的速率是氨气表示速率的一半，即用N₂表示的化学反应速率是0.25，mol•（L•min）^-1，该反应是可逆反应，1 mol N₂和3 mol H₂不能完全反应，因此放出的热量总是小于92 kJ；
故答案为：0.25；该反应是可逆反应，1 mol N₂和3 mol H₂不能完全反应，因此放出的热量总是小于92 kJ；
（3）燃料电池的总反应离子方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO_3^2-+3H₂O，正极上通的是氧气，电极反应：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，负极一定是燃料失电子的过程，因正极和负极相加即为总反应，所以：CH₄+8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；CH₄+8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

点评 本题考查原电池工作原理、氧化还原反应的计算、化学反应速率的计算知识，可以根据所学知识进行回答，难度不大．需要注意的是电解质溶液的酸碱性不同，电极反应不同．