Question

【题目】从能量的变化和反应的快慢等角度研究化学反应具有重要意义。

(1)已知一定条件下，反应N2+3H2=2NH3为放热反应：

①下图能正确表示该反应中能量变化的是____；

②根据下表数据，计算生成1 molNH3时该反应放出的热量为____kJ；

③一定温度下，将3 molH2和1 molN2通入容积为2L的密闭容器中发生反应，5 min达到平衡，测得c(NH3)=0.6 mol／L，则0至5 min时v(N2)=___，达到平衡时H2的转化率为____。

(2)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图装置。

①a和b用导线连接，Cu极为原电池____极（填“正”或“负”），电极反应式是____；Al极发生____（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式为____，溶液中SO42-移向____（填“Cu”或“Al”极）。溶液pH____（填增大或减小）；当负极金属溶解5.4g时，____NA电子通过导线。

②不将a、b连接，请问如何加快Al与稀硫酸的反应速率？_______________

Answer 1

【答案】 A 46 0.06mol/(L·min) 60％ 正 2H++2e-=H2↑ 氧化 Al-3e-=Al3+ Al 增大 0.6 往溶液里滴入少量硫酸铜溶液；或将铜棒直接靠在铝棒上

【解析】（1）①根据反应放热判断；

②根据ΔH＝反应物的化学键断裂吸收的能量－生成物的化学键形成释放的能量计算；

③根据反应速率之比是化学计量数之比计算；根据氢气的消耗量和起始量计算转化率；

（2）①原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，据此判断。

②根据原电池可以加快反应速率分析。

（1）①由于该反应是放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，A符合；

②根据键能可知该反应的反应热△H＝（3×436+956－2×3×391）kJ/mol＝－92kJ/mol，所以生成1 molNH3时该反应放出的热量为46kJ；

③一定温度下，将3 molH2和1 molN2通入容积为2L的密闭容器中发生反应，5 min达到平衡，测得c(NH3)=0.6 mol／L，则用氨气表示的反应速率是0.6mol/L÷5min＝0.12 mol/(L·min)。又因为反应速率之比是化学计量数之比，则0至5 min时v(N2)= 0.12 mol/(L·min)÷2＝0.06mol/(L·min)；达到平衡时生成氨气是0.6mol/L×2L＝1.2mol，根据方程式可知消耗氢气是1.8mol，则H2的转化率为1.8mol/3mol×100%＝60%。

（2）①a和b用导线连接构成原电池，铝的金属性强于铜，则Cu极为原电池正极，溶液中的氢离子放电，电极反应式是2H++2e-=H2↑；Al极是负极，发生失去电子的氧化反应，其电极反应式为Al-3e-=Al3+，溶液中SO42-移向负极，即向Al电极移动；由于正极氢离子放电，则溶液pH增大；当负极金属溶解5.4g时，即消耗金属铝是5.4g÷27g/mol＝0.2mol，则有0.6NA电子通过导线。

②如果不将a、b连接，要加快Al与稀硫酸的反应速率，根据原电池的工作原理可知可以采取的措施是往溶液里滴入少量硫酸铜溶液或将铜棒直接靠在铝棒上。