Question

【題目】（1）氫氣可由天然氣和水反應制備，其主要反應為CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)，反應過程中能量變化如圖所示：

（1）若已知某些化學鍵的鍵能用字母表示如表：(計算用含a、b、c、d字母表示)。根據該反應制取1molH2要吸收或放出熱量為__________

化學鍵	C-H	O-H	C=O	H-H
鍵能（kJ/mol）	a	b	c	d

（2）在恒溫恒容條件下反應，能說明該反應已達到平衡狀態的是______________。

a．2v正(CO2)＝v逆(H2O)

b．容器內密度不再發生變化

c．平均相對分子質量不再發生變化

d．當4molC-H鍵斷裂時，同時又2molC=O鍵斷裂

（3）某溫度時，在一個2L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。根據圖中數據，試填寫下列空白：

①該反應的化學方程式為__________

②反應開始至2min，氣體Y的平均反應速率為__________

（4）利用2H2+O2=2H2O的燃燒反應，可以構成一個以KOH溶液作電解質溶液的燃料電池，該燃料電池的正極反應式為__________。

Answer 1

【答案】a+b--d acd 3X+Z2Y 0.05mol·L-1·min-1 O2+4e-+2H2O=4OH-

【解析】

題目中的反應需根據反應物鍵能與生成物的鍵能之間的關系進行計算，判斷原電池反應的正負極需要判斷反應中得失電子的物質，得電子的物質為電源正極，失電子的物質為電源負極。

（1）一個化學反應的反應熱可以由反應物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和計算，根據表格數據，該反應的反應熱為+(4a+4b-2c-4d)kJ/mol，即每生成4mol氫氣需要從外界吸收(4a+4b-2c-4d)kJ的能量，當生成1mol氫氣時，需要吸收×(4a+4b-2c-4d)=(a+b--d)kJ的能量；

（2）a.當2v正(CO2)＝v逆(H2O)時，即二氧化碳的生成速率與水的生成速率比為2:1時，可以判斷化學反應達到平衡狀態，a正確；

b.根據質量守恒定律，反應體系內的總質量不發生變化，反應容器的體積不變，體系中混合氣體的密度恒不變，不能判斷反應達平衡，b錯誤；

c.隨著反應的不斷進行，反應體系中總物質的量逐漸增大，當反應達平衡時，體系中總物質的量不再發生變化，體系中的平均相對分子質量不再發生變化，可以判斷反應達平衡，c正確；

d.當斷裂4molC-H鍵指的是CH4的消耗速率，當斷裂2molC=O鍵指的是CO2的消耗速率，當反應物的消耗速率與生成物的消耗速率比等于化學計量數比時，可以判斷反應達平衡，d正確；故選擇acd；

（3）根據圖示，起始時X物質為1mol，平衡時為0.7mol，消耗了0.3mol；起始時Z物質為1mol，平衡時為0.9mol，消耗了0.1mol；起始時Y物質為0，平衡時為0.2mol，生成了0.2mol，故X、Z為反應物，Y為生成物，故該反應的反應方程式為3X+Z2Y；2min內Y物質的反應速率v===0.05mol·L-1·min-1；

（4）利用2H2+O2=2H2O的燃燒反應，可以構成一個以KOH溶液作電解質溶液的燃料電池，反應中O2得到電子，在正極反應，故正極的反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-。