Question

【題目】I.一定溫度下將6mol的A及6molB混合于2L的密閉容器中,發生如下反應:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),經過5分鐘后反應達到平衡,測得A的轉化率為60%，C的平均反應速率是0.36mol/(L·min)。求：

（1）平衡時D的濃度= ，

（2）B的平均反應速率v（B）= ，

（3）x= ，

（4）開始時容器中的壓強與平衡時的壓強之比為 （化為最箭整數比）

II．將CH4設計成燃料電池，裝置如圖所示（A、B為多孔碳棒）

（5） （填A或B）處電極入口通甲烷，其電極反應式為 ；

（6）當消耗甲烷的體積為11.2 L（標準狀況下）時，則消耗KOH的物質的量為 。

（7）以NH3代替氫氣研發燃料電池是當前科研的一個熱點。使用的電解質溶液是2mol·L-1的KOH溶液，電池總反應為：4NH3+3O2=2N2+6H2O。該電池負極的電極反應式為 ；每消耗3.4gNH3轉移的電子數目為 。

Answer 1

【答案】

I.（1）1.2mol/L；（2）0.12mol/（Lmin）；（3）3；（4）10：11；

II.（5）B；CH4 -8e- +10OH-═CO32- +7H2O；（6）1mol；（7）2NH3+6OH- -6e- =N2 +6H2O；0.6NA。

【解析】

試題分析：3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g），經過5分鐘后反應達到平衡，測得A的轉

化率為60%，則 3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g），

開始（mol/L） 3 3 0 0

轉化（mol/L）3×60% 0.6 0.6x 1.2

平衡（mol/L） 1.2 2.4 0.6x 1.2

（1）由上述分析可知平衡狀態D的濃度為1.2mol/L；（2）B的平均反應速率υ（B）=0.6mol/L ÷ 5min =0.12mol/（Lmin）；（3）由速率之比等于化學計量數之比可知，1/x＝0.12/0.36，解得x=3；（4）開始時容器中的壓強與平衡時的壓強之比等于反應前后的物質的量之和的比，為（6+6）mol：（1.2+2.4+0.6×3+1.2）mol/L×2L=10：11；II.（5）根據電子流向知，B為負極、A為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，所以B處通入甲烷，甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH4 -8e- +10OH-═CO32- +7H2O；（6）甲烷的物質的量為n(CH4)= 11.2L÷22.4L/mol=0.5mol，根據CH4 -8e- +10OH-═CO32- +7H2O可知反應消耗KOH的物質的量為甲烷物質的量的10倍，所以消耗氫氧化鉀的物質的量是1mol；（7）電池反應為：4NH3+3O2=2N2+6H2O，該電池負極是氨氣失電子生成氮氣，反應的電極反應式為2NH3+6OH- -6e- =N2 +6H2O，反應中2mol氨氣反應電子轉移6mol電子，每消耗3.4g NH3物質的量n(NH3)=3.4g÷17g/mol=0.2mol，轉移的電子數為0.6NA。