氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．

（1）氫氣燃燒熱值高．實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在常溫常壓下，1g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9kJ熱量．則H2燃燒的熱化學(xué)方程式為
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
．
（2）氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行如圖1所示實(shí)驗(yàn)：
①氫氧燃料電池中，正極的電極反應(yīng)式為
O2+2H20+4e-=4OH-
O2+2H20+4e-=4OH-
．
②如圖1裝置中，某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則a極上消耗的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
0.56
0.56
L．
（3）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol．
①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N2、H2和NH3的量），反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖2所示．圖中t1時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是
增大壓強(qiáng)
增大壓強(qiáng)
．其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時(shí)間是
t2-t3
t2-t3
．
②溫度為T℃時(shí)，將2a mol H2和a mol N2放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為50%．則反應(yīng)的平衡常數(shù)為
4
a2
4
a2
．
分析：（1）根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫規(guī)則書寫，注意不要漏寫各物質(zhì)的狀態(tài)；
（2）①氫氧燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng)；
②依據(jù)電子守恒建立關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算；
（3）根據(jù)圖象分析影響平衡的因素；
②依據(jù)影響平衡的因素分析判斷平衡移動(dòng)，計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度．
解答：解：（1）1g氫氣的物質(zhì)的量是0.5mol，燃燒0.5mol氫氣放出142.9kJ熱量，所以燃燒1mol氫氣放出285.8kJ熱量，所以氫氣的燃燒熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol，
故答案為：H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol；
（2）①氫氧燃料電池正極上氧氣的電子發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-，電極反應(yīng)式為：O2+2H20+4e-=4OH-，故答案為：O2+2H20+4e-=4OH-；
②某一銅電極的質(zhì)量減輕3.2g物質(zhì)的量為0.05mol，電極反應(yīng)為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu-2e-=Cu2+；則a極上是原電池的正極反應(yīng)為：O2+2H20+4e-=4OH-，依據(jù)電子守恒得到：O2～2Cu，所以消耗的O2物質(zhì)的量為0.025mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故答案為：0.56；
（3）N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，
①依據(jù)反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系圖象分析，t1時(shí)正逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動(dòng)，引起平衡移動(dòng)的條件可能是增大壓強(qiáng)；t1-t2平衡正向移動(dòng)，t3-t4平衡逆向移動(dòng)，t5-t6平衡不移動(dòng)，所以表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時(shí)間是t2-t3，故答案為：增大壓強(qiáng)；t2-t3；
②若在恒溫、恒壓條件下向平衡體系中通入氬氣，為保持恒壓，體積增大，平衡向逆向進(jìn)行；催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)焓變不變；溫度為T℃時(shí)，將2a mol H2和 a mol N2放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為50%．則反應(yīng)的平衡常數(shù)可以列出三段式計(jì)算平衡濃度，依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算：
              N2（g）+3H2（g）?2NH2（g）
開始（mol/L）  2a        4a        0
反應(yīng)（mol/L）  a         3a       2a  
平衡（mol/L）  a         a        2a
所以化學(xué)平衡常數(shù)K=
(2a)2 
a×a3
=
4
a2
，故答案為：
4
a2
．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了燃料電池的原理應(yīng)用，熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，圖象分析，化學(xué)平衡三段式計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
（1）氫氣燃燒熱值高．實(shí)驗(yàn)測(cè)得常溫常壓下，1g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9kJ熱量，則表示H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）；△H=-285.8kJ/mol
．
（2）氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖所示實(shí)驗(yàn)（其中下圖中電極均為惰性電極）：該氫氧燃料電池中，b極的電極反應(yīng)式為
H2+2e-+2OH-=2H2O
H2+2e-+2OH-=2H2O
；d極的電極反應(yīng)式為
4OH--4e-=O2+2H2O
4OH--4e-=O2+2H2O
；若標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣消耗為5.6L，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為
1mol
1mol
．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起到十分關(guān)鍵的作用．氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
Ⅰ（1）在298K、101kPa時(shí)，2g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出285.8kJ熱量．則表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ/mol
．
氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行下圖飽和食鹽水電解實(shí)驗(yàn)（圖中所用電極均為惰性電極）．分析該裝置、回答下列問(wèn)題：
（2）氫氧燃料電池中，a電極為電池的是
負(fù)極
負(fù)極
（填“正極”或“負(fù)極”），氣體M的分子式
H2
H2
，a電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：
H2+OH--2e-=2H2O
H2+OH--2e-=2H2O
．
（3）若右上圖裝置中盛有100mL5.0mol/LNaCl溶液，電解一段時(shí)間后須加入10.0mol/L鹽酸溶液50mL（密度為1.02g/mL）才能使溶液恢復(fù)至原來(lái)狀態(tài)．則在此電解過(guò)程中導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為
4.14
4.14
mol．（保留小數(shù)點(diǎn)后2位）
Ⅱ氫氣是合成氨的重要原料．工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是：
N2（g）+3H2（g）?2NH3 （g）△H=-92.2kJ?mol-1
（4）下列事實(shí)中，不能說(shuō)明上述可逆反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是
③④
③④
．
①N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變；
②單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2；
③單位時(shí)間內(nèi)生成3n mol N-H鍵的同時(shí)生成n mol N≡N；
④用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1：3：2；
⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變；
⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變．
（5）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2.00L的密閉容器中反應(yīng)，測(cè)得如下數(shù)據(jù)：
物質(zhì)的量/（mol）/時(shí)間（h） 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0.00 0.20 n2 1.00 1.00
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：
①反應(yīng)進(jìn)行到2小時(shí)時(shí)放出的熱量為
27.7
27.7
kJ．
②0～1小時(shí)內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率
0.05
0.05
mol?L-1?h-1．
③此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K═
0.15
0.15
（保留兩位小數(shù)）．
④反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2 和NH3各1mol，化學(xué)平衡向
正反應(yīng)
正反應(yīng)
方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”或“不移動(dòng)”．）

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用．氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
I．氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景．現(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行如圖實(shí)驗(yàn)（圖中所用電極均為惰性電極）：
（1）對(duì)于氫氧燃料電池中，下列表達(dá)不正確的是
CD
CD

A．a(chǎn)電極是負(fù)極，OH-移向負(fù)極
B．b電極的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-=4OH-
C．電池總反應(yīng)式為：2H2+O2
 點(diǎn)燃 
.
 
2H2O
D．電解質(zhì)溶液的pH保持不變
E．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置
（2）上圖裝置中盛有100mL、0.1mol?L-1AgNO3溶液，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，則此時(shí)上圖裝置中溶液的pH=
1
1
  （溶液體積變化忽略不計(jì)）
II氫氣是合成氨的重要原料．工業(yè)上合成氨的反應(yīng)是：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.20kJ?mol-1．
（1）下列事實(shí)中，不能說(shuō)明上述可逆反應(yīng)已達(dá)到平衡的是
②③
②③
（填序號(hào)）
①單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol NH3的同時(shí)生成3n mol H2
②單位時(shí)間內(nèi)生成n mol N-H的同時(shí)生成n mol N≡N
③用N2、H2、NH3的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率之比為1：3：2
④N2、H2、NH3的體積分?jǐn)?shù)不再改變
⑤混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再改變
（2）已知合成氨反應(yīng)在某溫度下2L的密閉容器中進(jìn)行，測(cè)得如下數(shù)據(jù)：

時(shí)間（h）
物質(zhì)的量（mol）		 0 1 2 3 4
N2 1.50 n1 1.20 n3 1.00
H2 4.50 4.20 3.60 n4 3.00
NH3 0 0.20 N2 1.00 1.00
根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算：
①反應(yīng)進(jìn)行到2小時(shí)時(shí)放出的熱量為
27.66kJ
27.66kJ

②此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
4
27
4
27
（保留兩位小數(shù)）
③反應(yīng)達(dá)到平衡后，若往平衡體系中再加入N2、H2和NH3各1.00mol，化學(xué)平衡將向
正反應(yīng)
正反應(yīng)
  方向移動(dòng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”、“不移動(dòng)”）．

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料．
（1）氫氣燃燒熱值高．實(shí)驗(yàn)測(cè)得，在常溫常壓下，1g H2完全燃燒生成液態(tài)水，放出142.9kJ熱量．則H2燃燒的熱化學(xué)方程式為
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（1）△H=-285.8kJ/mol
．
（2）氫氣是合成氨的重要原料，合成氨反應(yīng)的熱化方程式如下：
N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.4kJ/mol
①當(dāng)合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件（不改變N2、H2和NH3的量），反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示．
 
圖中t1時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是
增大壓強(qiáng)
增大壓強(qiáng)
其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時(shí)間是
t2-t3
t2-t3

②溫度為T℃時(shí)，將2a mol H2和a mol N2放入0.5L密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為50%．則反應(yīng)的平衡常數(shù)為
4
a2
（L/mol）2
4
a2
（L/mol）2
．

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