Question

Ⅰ．已知：4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-2834.9KJ?mol^-1
Fe₂O₃（s）+

3

2

C（s）=

3

2

CO₂（g）+2Fe（s）△H=+234.1KJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ?mol^-1
写出铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式

 

．
Ⅱ．在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＜0 体系中，n（NO）随时间的变化如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（NO）（mol）	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（1）写出该反应的平衡常数表达式：K=

 

； 用O₂表示从0～2s内该反应的平均速率ν（O₂）=

 

．
（2）下列研究目的和示意图相符的是

 

．

	A	B	C	D
研究目的	压强对反应的影响（P1＞P2）	温度对反应的影响	平衡体系增加O2对反应的影响	催化剂对反应的影响
图示

Ⅲ．科学家制造出一种使用固体电解质的高效燃料电池．一个电极通入空气，另一个电极通入燃料蒸汽．其中固体电解质是掺杂了Y₂O₃的ZrO₂固体，它在高温下能传导O^2-离子（其中氧化反应发生完全）．以丙烷（C₃H₈）代表燃料．
（1）电池的负极反应式为

 

；
（2）放电时固体电解质里的O^2-离子向

 

极移动（填“正”或“负”）．

Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,化学平衡的计算

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：Ⅰ根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减，反应热也对应相应的系数进行加减，构造目标热化学方程式；
Ⅱ（1）化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；由表中数据可计算用NO表示速率，根据速率关系可计算出用氧气表示的速率；
（2）A、此反应是气体体积缩小的反应，则利用压强对化学平衡及化学反应速率的影响，然后结合图象来分析；
B、该反应是放热反应，利用温度对化学平衡的影响及图象来分析；
C、利用增大反应物的浓度对化学平衡移动的影响并结合图象来分析；
D、利用催化剂对化学反应速率及化学平衡的影响，结合图象来分析；
Ⅲ（1）固体电解质的燃料电池，通入空气的电极反应为O₂+4e^-=2O^2-，汽油在负极发生氧化反应；
（2）原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动．

解答： 解：Ⅰ已知：①4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H=-2834.9KJ?mol^-1
②Fe₂O₃（s）+

3

2

C（s）=

3

2

CO₂（g）+2Fe（s）△H=+234.1KJ?mol^-1
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ?mol^-1
由盖斯定律可知，②-③×

3

2

+①×

1

2

得：2Al（s）+Fe₂O₃（s）=2Fe（s）+Al₂O₃（s）
△H=234.1KJ/mol-

3

2

×（-393.5KJ/mol）+

1

2

×（-2834.9KJ/mol）=-593.1KJ?mol^-1；
故答案为：2Al（s）+Fe₂O₃（s）=Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=-593.1KJ?mol^-1；
Ⅱ（1）化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，本反应中K=

c2(NO2)

c2(NO)?c(O2)

，0～2s内v（NO）=0.0

0.01-0.004

2

mol/（L?s）=0.003mol/（L?s）；v（O₂）=

1

2

v（NO）=0.0015mol/（L?s）；
故答案为：

c2(NO2)

c2(NO)?c(O2)

；0.0015mol/（L?s）；
（2）A、该反应中增大压强平衡向正反应方向移动，则NO₂的体积分数增大，与图象不符，故A错误；
B、因该反应是放热反应，升高温度化学平衡向逆反应反应移动，则O₂的转化率降低，与图象中转化率增大不符，故B错误；
C、反应平衡后，增大氧气的量，则这一瞬间正反应速率增大，逆反应速率不变，然后正反应速率在不断减小，
逆反应速率不断增大，直到新的平衡，与图象符合，故C正确；
D、因催化剂对化学平衡无影响，但催化剂加快化学反应速率，则有催化剂时达到化学平衡的时间少，与图象不符，故D错误；
故选C；
Ⅲ（1）固体电解质的燃料电池，丙烷燃料电池放电时负极发生的是燃料丙烷失电子的氧化反应，且负极反应=总反应-正极反应，正反应为：
10O₂+40e^-=20O^2-，总反应是：2C₃H₈+10O₂═6CO₂+8H₂O，所以负极反应是：C₃H₈+10 O^2--20e^-=3CO₂+4H₂O，故答案为：C₃H₈+10 O^2--20e^-=3CO₂+4H₂O；
（2）原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故答案为：负．

点评：本题考查盖斯定律的计算、反应速率、平衡常数计算、化学平衡与图象，原电池工作原理，题目难度中等．