化学在能源开发与利用中起到十分关键的作用.氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料.

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  • 解题思路:(1)燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成温度氧化物时放出的热量以及物质的量与能量成正比;

    (2)先根据电解池中阳离子的流动方向知:X为阳极,Y为阴极,和电源的负极相连的是阴极,和电源的正极相连的是阳极,则b为正极,a为负极,在氢氧燃料电池中,通入氢气的电极为负极,发生氧化反应,通入氧气的电极为正极,发生还原反应;

    (3)利用电解一段时间后须加入10.0mol/L盐酸溶液50mL(密度为1.02g/mL)才能使溶液恢复至原来状态分析电解时两极发生的反应以及生成的产物来计算;

    (4)达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、质量、物质的量、百分含量不变,对于反应前后气体的化学计量数之和不相等的反应来说,达到平衡时,压强也不变;

    (5)①根据反应的热化学方程式、利用物质和能量的关系计算;

    ②先根据生成的氨气的物质的量求出反应的氮气的物质的量,再根据v(N2)=[△c/△t]=

    △n

    V

    △t

    求出;

    ③由表中数据可知4h时反应达到平衡,然后利用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;

    ④根据浓度熵与平衡常数的关系判断方向.

    (1)在298K、101kPa时,2g 即1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为:H2(g)+[1/2]O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;

    故答案为:H2(g)+[1/2]O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;

    (2)先根据电解池中阳离子的流动方向知:X为阳极,Y为阴极,和电源的负极相连的是阴极,和电源的正极相连的是阳极,则b为正极,a为负极,在氢氧燃料电池中,通入氢气的电极为负极,发生氧化反应:H2+OH--2e-=2H2O,通入氧气的电极为正极,发生还原反应;

    故答案为:负极,H2,H2+OH--2e-=2H2O;

    (3)其中刚开始电解产生的H2和Cl2的总量与盐酸中HCl的量相等,即n(H2)=n(Cl2)=[1/2]n(HCl)=[1/2]×10×0.05=0.25mol

    后来电解产生的H2和O2的总量与盐酸中H2O的量相等,

    即n(H2)=2n(O2)=n(H2O)=(50×1.02-0.5×36.5)/18=1.82mol

    最后计算总的转移电子=n(H2)总量×2=(0.25+1.82)×2=4.14mol

    故答案为:4.14;

    (4)该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,

    ①反应达到平衡状态时,各物质的物质的量不再变化则N2、H2、NH3的体积分数不再改变,所以能说明达到平衡状态,故不选;

    ②反应达到平衡状态时,单位时间内生成2n mol NH3的同时生成3n mol H2,即v=v,所以能说明达到平衡状态,故不选;

    ③反应达到平衡状态时,单位时间内生成6n mol N-H键的同时生成n mol N≡N,即v=v,而单位时间内生成3n mol N-H键的同时生成n mol N≡N,不能达到平衡状态,故选;

    ④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,在任何时候都成立,不能达到平衡状态,故选;

    ⑤根据质量守恒,反应前后混合物的质量不变,各物质的物质的量不再变化,其平均相对分子质量就不再改变,混合气体的平均摩尔质量不再改变;所以能说明达到平衡状态,故不选;

    ⑥反应达到平衡状态时,各物质的物质的量不变,所以混合气体的总物质的量不再改变时说明达到平衡状态,故不选;

    故选;③④;

    (5)①由N2(g)+3H2(g)

    高温高压

    催化剂2NH3(g)△H═-92.2kJ/mol,可知消耗1molN2产生92.2kJ的热量,而反应进行到2h时消耗0.3mol的氮气.所以反应进行到2h时放出的热量为92.2kJ×0.3=27.7KJ,

    故答案为:27.7;

    ②生成的氨气的物质的量为0.20mol,反应的氮气的物质的量为0.10mol,0~1h内N2的平均反应速率v(N2)=[△c/△t]=

    △n

    V

    △t=(N2)=

    0.10mol

    2.00L

    1h=0.05mol•L-1.h-1

    故答案为:0.05;

    ③由表中数据可知4h时反应达到平衡,反应:N2(g)+3H2(g)

    高温高压

    催化剂2NH3(g)的化学平衡常数K=

    C2(NH

    点评:

    本题考点: 热化学方程式;化学平衡常数的含义;化学平衡状态的判断;电解原理.

    考点点评: 本题考查电解原理、化学平衡知识,题目难度中等,注意把握化学平衡常数的意义以及热化学方程式的运用.