氮化硅是一種新型陶瓷材料,它可由石英晶體與焦炭顆粒在高溫的氮氣流中,通過如下反應(yīng)制得:3SiO2+6C+2N2 
高溫
Si3N4+6CO,該反應(yīng)過程中的能量變化如圖1所示;回答下列問題:

(1)上述反應(yīng)中的還原劑是
 
,還原產(chǎn)物是
 

(2)該反應(yīng)是
 
(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng).
(3)在一定溫度下,上述反應(yīng)在4L密閉容器內(nèi)進行,用M、N兩種物質(zhì)描述其物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖2所示:
①M、N表示的物質(zhì)分別為
 
、
 

②比較t2時刻,正逆反應(yīng)速率大小v(正)
 
v(逆).(填“>”、“=”、“<”)..
③若t2=2min,計算反應(yīng)開始至t2時刻,M的平均化學(xué)反應(yīng)速率為
 

④t3時刻化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為
 

(4)①某種氫燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì),某電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為:A極H2-2e-+O2-═H2O;則A極是電池的
 
極 (填“正”或“負(fù)”).
②上述合成氮化硅的反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣不能排放,經(jīng)過處理以后可以用圖3所示的儀器測量尾氣中CO的含量.多孔電極中間的固體氧化鋯-氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)允許O2-在其間通過,其工作原理如圖3所示,其中多孔Pt電極a、b分別是氣體CO、O2的載體.
Ⅰ.該電池的正極為
 
(填a或b);O2流向
 
(填“正極”或“負(fù)極”)
Ⅱ.該電池的正極反應(yīng)式為
 
,負(fù)極反應(yīng)式為
 
考點:物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,氧化還原反應(yīng),原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素
專題:基本概念與基本理論
分析:(1)3SiO2+6C+2N2 
高溫
Si3N4+6CO中,C元素的化合價升高,N元素的化合價降低;
(2)由圖可知,反應(yīng)物總能量大于生成物總能量;
(3)①由圖可知,M的量增加,N的量減少;
②t2時刻反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,t3時刻達(dá)到平衡;
③結(jié)合v=
△c
△t
計算;
④由圖可知,氮氣的起始濃度為8mol/L,平衡濃度為2mol/L,以此計算;
(4)①氫燃料電池A極H2-2e-+O2-═H2O,則A極失去電子;
②圖3所示的儀器測量尾氣中CO的含量.多孔電極中間的固體氧化鋯-氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)允許O2-在其間通過,其工作原理如圖3所示,其中多孔Pt電極a、b分別是氣體CO、O2的載體.
Ⅰ.CO失去電子,氧氣得到電子,陰離子流向負(fù)極;
Ⅱ.正極上氧氣得到電子生成氧負(fù)離子,負(fù)極上CO失去電子.
解答: 解:(1)3SiO2+6C+2N2 
高溫
Si3N4+6CO中,C元素的化合價升高,N元素的化合價降低,則C為還原劑,Si3N4為還原產(chǎn)物,故答案為:C;Si3N4;
(2)由圖可知,反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,則高反應(yīng)為放熱反應(yīng),故答案為:放熱;
(3)①由圖可知,M的量增加,N的量減少,結(jié)合反應(yīng)可知,則M為CO,N為N2,故答案為:CO;N2;
②t2時刻反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,t3時刻達(dá)到平衡,則t2時刻,正逆反應(yīng)速率大小v(正)>v(逆),故答案為:>;
③由v=
△c
△t
可知,t2=2min,反應(yīng)開始至t2時刻,M的平均化學(xué)反應(yīng)速率為
4mol/L-2mol/L
2min
=1mol/(L?min),故答案為:1mol/(L?min);
④由圖可知,氮氣的起始濃度為8mol/L,平衡濃度為2mol/L,則平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率為
8mol/L-2mol/L
8mol/L
×100%=75%,故答案為:75%;
(4)①氫燃料電池A極H2-2e-+O2-═H2O,則A極失去電子,則A為負(fù)極,故答案為:負(fù);
②圖3所示的儀器測量尾氣中CO的含量.多孔電極中間的固體氧化鋯-氧化釔為電解質(zhì),這種固體電解質(zhì)允許O2-在其間通過,其工作原理如圖3所示,其中多孔Pt電極a、b分別是氣體CO、O2的載體.
Ⅰ.CO失去電子,氧氣得到電子,則正極為b,O2流向流向負(fù)極,故答案為:b;負(fù)極;
Ⅱ.正極上氧氣得到電子生成氧負(fù)離子,負(fù)極上CO失去電子,正極反應(yīng)為O2+4e-═2O2-,負(fù)極反應(yīng)為CO-2e-+O2-═CO2,故答案為:O2+4e-═2O2-;CO-2e-+O2-═CO2
點評:本題考查較綜合,涉及化學(xué)平衡及圖象、氧化還原反應(yīng)、原電池原理、化學(xué)平衡計算等,為高考中常見的綜合題,側(cè)重化學(xué)反應(yīng)原理及學(xué)生綜合應(yīng)用能力的考查,題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列說法正確的是( 。
A、離子化合物中只能含有離子鍵
B、共價化合物中只能含有共價鍵
C、化學(xué)鍵存在于分子之間
D、非極性鍵只存在于單質(zhì)中

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

如圖中A、B、C、D是常見的普通玻璃試劑瓶.請把下列試劑的序號填寫在適合盛放的試劑瓶下面的括號內(nèi):
a.濃硫酸 b.碳酸鈉溶液 c.鋁片 d.濃硝酸  e.氫氧化鈉溶液  f.二氧化錳
A B C D
 
 
 
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下圖所示裝置中,甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g 10.00%的K2SO4溶液,電極均為石墨電極.接通電源,經(jīng)過一段時間后,測得丙中K2SO4濃度為10.47%,乙中c電極質(zhì)量增加.據(jù)此回答問題:
(1)電源的N端為
 
  極;
(2)電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為
 
;
(3)電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積:
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

請寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式,并指出反應(yīng)類型.
(1)乙烷與氯氣生成一氯乙烷的反應(yīng):
 
,反應(yīng)類型:
 
反應(yīng).
(2)乙烯與溴水的反應(yīng):
 
,反應(yīng)類型:
 
反應(yīng).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

800℃時,在2L密閉容器內(nèi)充入0.05mol NO和0.25mol O2,發(fā)生如下反應(yīng):2NO(g)+O2(g)?2NO2(g);△H<0.體系中,n(NO)隨時間的變化如下表:
t(s)012345
n(NO)(mol)0.500.350.280.250.250.25
(1)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是
 

A.v(N O2)正=v(O2)逆      B.容器內(nèi)壓強保持不變
C.v(NO)逆=2v(O2)正      D.容器內(nèi)氣體顏色不變
(2)能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大,且平衡向正反應(yīng)方向移動的措施是
 

A.適當(dāng)升高溫度      B.縮小反應(yīng)容器的體積
C.增大O2的濃度     D.選擇高效催化劑
(3)計算800℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

自然環(huán)境與人們的生活息息相關(guān).人類不合理地開發(fā)和利用自然資源,會對環(huán)境造成破壞.尋找源頭治理環(huán)境是當(dāng)今化學(xué)工作者面臨的重要任務(wù).下列有關(guān)環(huán)境及環(huán)境保護方面的說法不正確的是( 。
A、重金屬污染物,如汞、鎘、鉛、鉻等對水體能造成污染,必須經(jīng)過處理后才可排放
B、生活污水中所含的氮、磷化合物是植物營養(yǎng)素,過多排放會引起赤潮、水華等
C、向煤中加入適量石灰石,發(fā)生反應(yīng)2CaCO3+O2+2SO2═2CaSO4+2CO2,可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量
D、所有白色物質(zhì)(如:白紙、白面、白布等)遺留在自然界都能引起白色污染

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列離子方程式書寫正確的是( 。
A、向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至中性:Ba2++H++OH-+SO42-═BaSO4↓+H2O
B、Cl2通入水中:Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO-
C、氯化鋁溶液中加入過量氨水:Al3++4NH3?H2O═AlO2-+4NH4+
D、氯化亞鐵溶液中通入氯氣:2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

X、Y、Z、M是元素周期表中前20號元素,其原子序數(shù)依次增大.X原子的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍,Y原子的最外層電子數(shù)與其電子層數(shù)相等,Z-與M2+具有相同的核外電子層結(jié)構(gòu).下列推測正確的是(  )
A、原子半徑Y(jié)>Z,離子半徑Z-<M2+
B、MX2與水發(fā)生反應(yīng)時,MX2只做氧化劑
C、X、Y形成的化合物既能與強酸反應(yīng)又能與強堿反應(yīng)
D、MX2、MZ2兩種化合物中,都含有離子鍵和共價鍵,且陽離子與陰離子個數(shù)比均為1:2

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