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
寫出鋁與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應的熱化學方程式

 

．
Ⅱ．在2L密閉容器內，800℃時反應：2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H＜0 體系中，n（NO）隨時間的變化如表：

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

（1）寫出該反應的平衡常數表達式：K=

 

； 用O₂表示從0～2s內該反應的平均速率ν（O₂）=

 

．
（2）下列研究目的和示意圖相符的是

 

．

	A	B	C	D
研究目的	壓強對反應的影響（P1＞P2）	溫度對反應的影響	平衡體系增加O2對反應的影響	催化劑對反應的影響
圖示

Ⅲ．科學家制造出一種使用固體電解質的高效燃料電池．一個電極通入空氣，另一個電極通入燃料蒸汽．其中固體電解質是摻雜了Y₂O₃的ZrO₂固體，它在高溫下能傳導O^2-離子（其中氧化反應發(fā)生完全）．以丙烷（C₃H₈）代表燃料．
（1）電池的負極反應式為

 

；
（2）放電時固體電解質里的O^2-離子向

 

極移動（填“正”或“負”）．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：Ⅰ根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減，反應熱也對應相應的系數進行加減，構造目標熱化學方程式；
Ⅱ（1）化學平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積；由表中數據可計算用NO表示速率，根據速率關系可計算出用氧氣表示的速率；
（2）A、此反應是氣體體積縮小的反應，則利用壓強對化學平衡及化學反應速率的影響，然后結合圖象來分析；
B、該反應是放熱反應，利用溫度對化學平衡的影響及圖象來分析；
C、利用增大反應物的濃度對化學平衡移動的影響并結合圖象來分析；
D、利用催化劑對化學反應速率及化學平衡的影響，結合圖象來分析；
Ⅲ（1）固體電解質的燃料電池，通入空氣的電極反應為O₂+4e^-=2O^2-，汽油在負極發(fā)生氧化反應；
（2）原電池工作時，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動．

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
由蓋斯定律可知，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；
故答案為：2Al（s）+Fe₂O₃（s）=Al₂O₃（s）+2Fe（s）△H=-593.1KJ?mol^-1；
Ⅱ（1）化學平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，本反應中K=

c2(NO2)

c2(NO)?c(O2)

，0～2s內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）；
故答案為：

c2(NO2)

c2(NO)?c(O2)

；0.0015mol/（L?s）；
（2）A、該反應中增大壓強平衡向正反應方向移動，則NO₂的體積分數增大，與圖象不符，故A錯誤；
B、因該反應是放熱反應，升高溫度化學平衡向逆反應反應移動，則O₂的轉化率降低，與圖象中轉化率增大不符，故B錯誤；
C、反應平衡后，增大氧氣的量，則這一瞬間正反應速率增大，逆反應速率不變，然后正反應速率在不斷減小，
逆反應速率不斷增大，直到新的平衡，與圖象符合，故C正確；
D、因催化劑對化學平衡無影響，但催化劑加快化學反應速率，則有催化劑時達到化學平衡的時間少，與圖象不符，故D錯誤；
故選C；
Ⅲ（1）固體電解質的燃料電池，丙烷燃料電池放電時負極發(fā)生的是燃料丙烷失電子的氧化反應，且負極反應=總反應-正極反應，正反應為：
10O₂+40e^-=20O^2-，總反應是：2C₃H₈+10O₂═6CO₂+8H₂O，所以負極反應是：C₃H₈+10 O^2--20e^-=3CO₂+4H₂O，故答案為：C₃H₈+10 O^2--20e^-=3CO₂+4H₂O；
（2）原電池工作時，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，故答案為：負．

點評：本題考查蓋斯定律的計算、反應速率、平衡常數計算、化學平衡與圖象，原電池工作原理，題目難度中等．