Question

Ⅰ.氮化硅是一種新型陶瓷材料，它可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中，通過以下反應制得：

3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO；?H ＜0。

（1）在容積固定的密閉容器中，分別在三種不同的實驗條件下進行上述制備反應，測得N2的物質的量濃度隨時間的變化如圖所示，

②和③分別僅改變一種反應條件。所改變的條件分別是：② ；③ 。

（2）1 000℃時，在2 L密閉容器中進行上述反應，若起始時N2濃度為4.0 mol/L，經(jīng)1小時反應達到平衡狀態(tài)，此時容器內氣體總濃度為10.0 mol/L，則以CO表示的反應速率為 。

Ⅱ.圖為Mg—NaClO燃料電池結構示意圖。

已知電解質溶液為NaOH溶液,且兩電極中有一電極為石墨電極。

（1）Y電極材料為 。

（2）X電極發(fā)生的電極反應式為 。

（3）若該電池開始時加入1L 0.2mol/L的NaOH溶液，然后從下口充入1L 0.1mol/L的NaClO溶液（忽略整個過程的體積變化），當NaClO完全放電時溶液的pH= 。

 

Answer 1

(各2分 共12分)Ⅰ （1）升溫或通CO 加入催化劑 （2）0.15 mol·L-1·min-1

Ⅱ（1）Mg （2）ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— （3） 13

【解析】

試題分析：Ⅰ （1）根據(jù)圖像可知，曲線②③達到平衡的時間均小于曲線①達到平衡的時間，說明反應速率快。其中曲線②平衡時氮氣的濃度大，而曲線③平衡時氮氣濃度不變。由于正方應 是體積增大的放熱反應，則②改變的條件應該是升高溫度或通CO，而③改變的條件應該是加入催化劑；

（2）3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO

起始濃度（mol/L） 4 0

轉化濃度（mol/L） x 3x

平衡濃度（mol/L） 4－x 3x

平衡時容器內氣體總濃度為10.0 mol/L，則4－x＋3x＝10，解得x＝3，所以以CO表示的反應速率為9mol/L÷60min＝0.15 mol·L-1·min-1。

Ⅱ（1）根據(jù)裝置圖可知，電池中氫氧根離子向Y電極移動，則Y電極是負極。鎂是活潑的金屬作負極，則Y電極是Mg；

（2）X電極是正極，次氯酸根在正極得到電子發(fā)生還原反應，則電極反應式為ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— ；

（3）1L 0.1mol/L的NaClO溶液中次氯酸鈉的物質的量是0.1mol，根據(jù)電極反應式ClO—+2e—+H2O=Cl—+2OH— 可知產(chǎn)生0.2mol氫氧根離子。1L 0.2mol/L的NaOH溶液中氫氧根離子的物質的量是0.2mol，所以完全反應后溶液中氫氧根離子的物質的量是0.4mol，但其中有0.2mol氫氧根離子與負極產(chǎn)生的鎂離子結合生成氫氧化鎂沉淀，所以溶液中氫氧根離子的濃度是0.2mol÷2L＝0.1mol/L，則溶液pH＝13。

考點：考查反應速率、外界條件對平衡狀態(tài)的影響以及原電池原理的應用