Question

化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。
I．氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图实验（图中所用电极均为惰性电极）：

（1）对于氢氧燃料电池中，下列表达不正确的是________

A．a电极是负极，OH－移向正极

B．b电极的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

C．电池总反应式为：2H2+O22H2O

D．电解质溶液的pH保持不变

E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
（2）上图装置中盛有100mL、0.1mol·L^—1AgNO₃溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气112mL（标准状况下）时，则此时上图装置中溶液的pH＝________（溶液体积变化忽略不计）
II．氢气是合成氨的重要原料。工业上合成氨的反应是：
N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)   ΔH＝－92.20 kJ·mol^－1。
（1）下列事实中，不能说明上述可逆反应已达到平衡的是________
①单位时间内生成2n mol NH₃的同时生成3n mol H₂
②单位时间内生成n mol N—H的同时生成n mol N≡N
③用N₂、H₂、NH₃的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为1︰3︰2
④N₂、H₂、NH₃的体积分数不再改变
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
（2）已知合成氨反应在某温度下2L的密闭容器中进行，测得如下数据：

时间（h） 物质的量（mol）	0	1	2	3	4
N2	1.50	n1	1.20	n3	1.00
H2	4.50	4.20	3.60	n4	3.00
NH3	0	0.20	n2	1.00	1.00

 
根据表中数据计算：
反应进行到2小时时放出的热量为________
0～1小时内N₂的平均反应速率________mol·L^－1·h^－1；
③此条件下该反应的化学平衡常数K=________（保留两位小数）
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N₂、H₂和NH₃各1.00mol，化学平衡将向________ 方向移动（填“正反应”或“逆反应”、“不移动”）。

Answer 1

I．（1）ACD (3分) （2）   1（2分）
II．(1) ②、③ （2分）  
（2）27.66KJ （2分）   0.0500 （2分）  0.15 （3分） 正向（2分）

试题分析：I．中左边是燃料电池，右边是电解池，电解硝酸银溶液。（1）A、a电极是负极，OH^－移向负极，错误；B、正确；C、反应条件不是燃烧，错误；D、反应生成水，使KOH浓度降低，pH减小，错误；E、正确；
（2）电子转移为0.112÷22.4×2=0.01mol，阳极反应为：4OH^－－4e^－＝O₂↑＋2H₂O，
n(H⁺)=n(OH^－)=n(e^－)=0.01mol，c(H⁺)=0.001mol/L，pH＝3；
II．（1）根据变量不变达平衡判断，反应速率判据两个方向，速率比为化学计量数比，①正确②③错误，
其它均为变量，正确；（2）3、4小时时氨气浓度不变，反应达到平衡，根据第4小时计算k值，为0.15；再根据浓度熵与k关系判断平衡移动方向。