Question

6．任何一個化學反應中都會伴隨能量變化和物質變化．
（1）氫氣和氧氣生成1mol水蒸氣時的能量變化情況如圖1所示
生成1mol水蒸氣時，斷開舊化學鍵所吸收的總能量小于（填“大于”、“小于”或“等于”）形成新化學鍵所釋放的總能量，因此水的分解反應為吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）燃料電池是一種能量轉換效率高、對環境友好的化學電源，圖2為一種氫氧燃料電池的結構裝置．①電極b為該燃料電池的正極（填“正”或“負”）
②電池工作時，溶液中的OH^-移向a極（填“a”或“b”）
③電池工作時，電子會在外電路中定向移動．請在圖2中標出電子的移動方向．a流向b 
（3）在三個容積均為2L的密閉容器中發生反應：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），已知H₂（g）和I₂（g）的起始物質的量均為0，HI（g）的物質的量隨反應時間和溫度的變化情況如表所示：

序號	溫度，物質的量，時間	0	10	20	30	40	50
1	800	1.0	0.80	0.67	0.57	0.50	0.50
2	800	1.0	0.60	0.50	0.50	0.50	0.50
3	820	1.0	0.40	0.25	0.20	0.20	0.20

①實驗1和實驗2中使用了催化劑是實驗2（填“1”或“2”）
②實驗1中，0〜l0min內生成H₂的平均反應速率為0.005 mol•L^-1•min^-1，
實驗3的反應達到化學反應限度時，I₂（g）的體積分數為40%．
③下列物質量不再變化時，能說明實給3中反應達到化學反應限度的是B
 A．混合氣體總壓強       B．混合氣體顏色色不再變化     C．混合氣體密度．

Answer 1

分析 （1）由圖1氫氣和氧氣生成1mol水蒸氣斷開舊化學鍵所吸收的總能量為436+249=685KJ，形成新化學鍵所釋放的總能量為930KJ，據此分析；
（2）燃料電池燃料為負極，氧氣為正極，工作時陰離子移向負極，電子由負極流向正極，據此分析；
（3）①根據使用了催化劑反應速率加快，達到平衡時間短判斷；
②實驗1中，根據V=$\frac{△c}{△t}$計算0〜l0min內生成HI的平均反應速率，再根據速率之比等于系數之比計算H₂的平均反應速率；
根據平衡時I₂（g）的體積分數=$\frac{n（I{\;}_{2}）}{n（總）}$×100%計算；
③可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，反應體系中各物質物質的量不變、物質的量濃度不變、百分含量不變以及由此引起的物理量不變，據此分析解答．

解答 解：（1）由圖1氫氣和氧氣生成1mol水蒸氣斷開舊化學鍵所吸收的總能量為436+249=685KJ，形成新化學鍵所釋放的總能量為930KJ，所以斷開舊化學鍵所吸收的總能量小于形成新化學鍵所釋放的總能量，即氫氣和氧氣生成1mol水蒸氣放熱，因此水的分解反應為吸熱反應，故答案為：小于；吸熱；
（2）燃料電池燃料為負極，氧氣為正極，所以a氫氣為負極，b氧氣為正極，
①所以電極b為該燃料電池的正極，故答案為：正；
②工作時陰離子移向負極，所以溶液中的OH^-移向a極，故答案為：a；
③電子由負極a流向正極b，故答案為：a流向b；
（3）①根據實驗1和實驗2中數據，實驗2達到平衡時間短，反應速率快，所以使用了催化劑，故答案為：2；
②實驗1中，0〜l0min內HI的平均反應速率V=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{1.0-0.8}{2}}{10}$=0.01mol/（L•min），又速率之比等于系數之比，則H₂的平均反應速率=$\frac{1}{2}$×0.01mol/（L•min）=0.005mol/（L•min），實驗3達平衡時HI剩余0.2mol，則分解了0.8mol，生成氫氣和碘都是0.4mol，所以平衡時I₂（g）的體積分數=$\frac{n（I{\;}_{2}）}{n（總）}$×100%=$\frac{0.4}{1}$×100%=40%；故答案為：0.005；40%；
③A．因為化學反應前后系數相等，則壓強一直不變，所以不能據此判斷平衡狀態，故A錯誤；
B．混合氣體顏色色不再變化，則I₂的濃度不再發生變化時，正逆反應速率相等，該反應達到平衡狀態，故B正確；
C．因為反應前后總質量不變，又體積不變，所以密度一直不變，則不能據此判斷平衡狀態，故C錯誤；
故選：B．

點評 本題考查化學反應與能量、燃料電池以及化學平衡的計算與化學平衡狀態的判斷，題目難度不大，抓住基礎是解題關鍵．