Question

14．一定溫度下，在2L密閉容器中加入納米級Cu₂O并通入10.0mol水蒸氣，發(fā)生反應(yīng)：2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol，T₁溫度下不同時(shí)段產(chǎn)生O₂的量，見表：

時(shí)間/min	20	40	60	80
n（O2）/mol	1.0	1.6	2.0	2.0

（1）前20min的反應(yīng)速率ⅴ（H₂O）=5.0×10^-2 mol．L^-1．min ^-1
（2）T₁溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}O）}$
（3）在T₂溫度時(shí)，K=0.4，T₁＞ T₂（填“＞”“＜”“=”）
（4）T₁溫度下，t₁時(shí)刻達(dá)到平衡時(shí)的圖象大致為：（見圖I）
請?jiān)趫DI中畫出降溫至T₀后，t₀min達(dá)到平衡時(shí)的大致圖象，并作必要的簡單標(biāo)注．
（5）H₂可作氫氧燃料電池的反應(yīng)物質(zhì)，請寫出在酸性介質(zhì)中，氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：H₂-2e^-=2H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于計(jì)算數(shù)之比計(jì)算反應(yīng)速率；
（2）達(dá)平衡時(shí)，K=$\frac{各個(gè)生成物平衡濃度系數(shù)次冪之積}{各個(gè)反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪之積}$；
（3）根據(jù)三行式計(jì)算平衡常數(shù)，根據(jù)溫度和平衡常數(shù)之間的關(guān)系來回答；
（4）對于吸熱的反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，但是反應(yīng)速率會減慢；
（5）氫氧燃料酸性電池中，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知前20min時(shí)v（O₂）=$\frac{0.1mol}{2L×20min}$=2.5×10^-2 mol．L^-1．min ^-1，則v（H₂O）=2v（O₂）=5.0×10^-2 mol．L^-1．min ^-1，故答案為：5.0×10^-2 mol．L^-1．min ^-1．
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}O）}$，故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}O）}$；
（3）2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）
初始濃度：5                 0            0
變化濃度：2                 2            1
平衡濃度：3                  2            1
此情況下的平衡常數(shù)K=$\frac{1×{2}^{2}}{{3}^{2}}$=$\frac{4}{9}$，在T₂溫度時(shí)，K=0.4，反應(yīng)是吸熱的，所以T₁＞T₂，故答案為：T₁＞T₂；
（4）2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）是吸熱的反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，氧氣的物質(zhì)的量會降低，但是反應(yīng)速率會減慢，圖象為：
，故答案為：；

（5）氫氧燃料酸性電池中，負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，負(fù)極反應(yīng)式為：2H₂-4e^-═4H⁺；故答案為：H₂-2e^-=2H⁺．

點(diǎn)評 本題綜合考查學(xué)生速率和平衡的計(jì)算、平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用以及原電池工作原理的應(yīng)用知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．