Question

【題目】按要求回答問題：

（1）以 Fe 和 Cu 為電極，稀 H2SO4 為電解質(zhì)溶液形成的原電池中：

①H+向______極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。

②電子流動(dòng)方向由_____極流向______極(填：“正”、“負(fù)”)。

③若有 1mol e－ 流過導(dǎo)線，則理論上負(fù)極質(zhì)量減少______g。

④若將稀硫酸換成濃硝酸，負(fù)極電極方程式為：___________。

（2）甲烷燃料電池是一種高效無污染的清潔電池，它用 KOH 做電解質(zhì)。則負(fù)極反應(yīng)方程式是________。

（3）一定溫度下，在容積為 2L 的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：aN(g)bM(g)＋cP(g)，M、N、P的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示:

①反應(yīng)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)比為 a∶b∶c＝____。

②1 min 到 3 min 這段時(shí)刻，以 M 的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為：______。

③下列敘述中能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____。

A 反應(yīng)中當(dāng) M 與 N 的物質(zhì)的量相等時(shí)

B P 的質(zhì)量不隨時(shí)間變化而變化

C 混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間變化而變化

D 單位時(shí)間內(nèi)每消耗 a mol N，同時(shí)消耗 b mol M

E 混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化F．M 的物質(zhì)的量濃度保持不變

Answer 1

【答案】正 負(fù) 正 28 Cu—2e―＝Cu2＋ CH4-8e-+10 OH-=CO32-+7H2O 2:1:1 0.25mol/(L·min) BDF

【解析】

（1）由于金屬活動(dòng)性Fe強(qiáng)于Cu，所以Fe做負(fù)極，F(xiàn)e失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，電極反應(yīng)式為Fe—2e―＝Fe2＋，Cu做正極，氫離子在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H＋+2e―=H2↑，電子由負(fù)極Fe經(jīng)導(dǎo)線流向正極Cu，H+向負(fù)電荷較多的正極移動(dòng)；

（2）燃料電池工作時(shí)，負(fù)極為甲烷，堿性條件下，甲烷在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，正極是氧氣，氧氣在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-。

(3) 由圖像可知，達(dá)到平衡時(shí)N的物質(zhì)的量減少了(8—2)mol=6 mol，M增加了（5—2）mol=3mol，P增加了（4—1）mol=3mol，由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于變化量之比可得a：b∶c＝6:3:3=2:1:1，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N(g)M(g)＋P(g)。

（1）①H+向負(fù)電荷較多的正極移動(dòng)，故答案為：正；

②電子由負(fù)極Fe經(jīng)導(dǎo)線流向正極Cu，故答案為：負(fù)；正；

③Fe做負(fù)極，F(xiàn)e失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，電極反應(yīng)式為Fe—2e―＝Fe2＋，若有 1mol e－ 流過導(dǎo)線，由電極反應(yīng)式可知負(fù)極消耗Fe的質(zhì)量為0.5mol×56g/mol=28g，故答案為：28；

④若將稀硫酸換成濃硝酸，F(xiàn)e在濃硝酸中鈍化，銅與濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水，則Fe做正極，Cu做負(fù)極，Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Cu2+電極反應(yīng)式為Cu—2e―＝Cu2＋，故答案為：Cu—2e―＝Cu2＋；

（2）堿性甲烷燃料電池工作時(shí)，具有還原性的甲烷為原電池的負(fù)極，甲烷在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，故答案為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

（3）①由圖像可知，達(dá)到平衡時(shí)N的物質(zhì)的量減少了(8—2)mol=6 mol，M增加了（5—2）mol=3mol，P增加了（4—1）mol=3mol，由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于變化量之比可得a：b∶c＝6:3:3=2:1:1，故答案為：2:1:1；

②1 min 到 3 min 這段時(shí)刻，M增加了（4—3）mol=1mol，以 M 的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為v（M）===0.25mol/(L·min)，故答案為：0.25mol/(L·min)；

③A、反應(yīng)中當(dāng) M 與 N 的物質(zhì)的量相等時(shí)，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)初始物質(zhì)的量及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯(cuò)誤；

B、P 的質(zhì)量不隨時(shí)間變化而變化，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

C、該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，混合氣體的總物質(zhì)的量始終不變，混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間變化而變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

D、單位時(shí)間內(nèi)每消耗 a mol N，同時(shí)消耗 b mol M說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

E、該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，混合氣體的壓強(qiáng)終不變，混合氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；

F、M 的物質(zhì)的量濃度保持不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；

BDF正確，故答案為：BDF。