Question

14．一定溫度下，在2L密閉容器中加入納米級Cu₂O并通入10.0mol水蒸氣，發(fā)生反應：2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）△H=+484kJ/mol，T₁溫度下不同時段產生O₂的量，見表：

時間/min	20	40	60	80
n（O2）/mol	1.0	1.6	2.0	2.0

（1）前20min的反應速率ⅴ（H₂O）=5.0×10^-2 mol．L^-1．min ^-1
（2）T₁溫度下，該反應的平衡常數(shù)表達式為：K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}O）}$
（3）在T₂溫度時，K=0.4，T₁＞ T₂（填“＞”“＜”“=”）
（4）T₁溫度下，t₁時刻達到平衡時的圖象大致為：（見圖I）
請在圖I中畫出降溫至T₀后，t₀min達到平衡時的大致圖象，并作必要的簡單標注．
（5）H₂可作氫氧燃料電池的反應物質，請寫出在酸性介質中，氫氧燃料電池的負極反應式：H₂-2e^-=2H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學反應速率之比等于計算數(shù)之比計算反應速率；
（2）達平衡時，K=$\frac{各個生成物平衡濃度系數(shù)次冪之積}{各個反應物平衡濃度系數(shù)次冪之積}$；
（3）根據(jù)三行式計算平衡常數(shù)，根據(jù)溫度和平衡常數(shù)之間的關系來回答；
（4）對于吸熱的反應，降低溫度，平衡逆向移動，但是反應速率會減慢；
（5）氫氧燃料酸性電池中，負極上氫氣失電子生成氫離子．

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知前20min時v（O₂）=$\frac{0.1mol}{2L×20min}$=2.5×10^-2 mol．L^-1．min ^-1，則v（H₂O）=2v（O₂）=5.0×10^-2 mol．L^-1．min ^-1，故答案為：5.0×10^-2 mol．L^-1．min ^-1．
（2）該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}O）}$，故答案為：K=$\frac{{c}^{2}（{H}_{2}）×c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（{H}_{2}O）}$；
（3）2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）
初始濃度：5                 0            0
變化濃度：2                 2            1
平衡濃度：3                  2            1
此情況下的平衡常數(shù)K=$\frac{1×{2}^{2}}{{3}^{2}}$=$\frac{4}{9}$，在T₂溫度時，K=0.4，反應是吸熱的，所以T₁＞T₂，故答案為：T₁＞T₂；
（4）2H₂O（g）?2H₂（g）+O₂（g）是吸熱的反應，降低溫度，平衡逆向移動，氧氣的物質的量會降低，但是反應速率會減慢，圖象為：
，故答案為：；

（5）氫氧燃料酸性電池中，負極上氫氣失電子生成氫離子，負極反應式為：2H₂-4e^-═4H⁺；故答案為：H₂-2e^-=2H⁺．

點評 本題綜合考查學生速率和平衡的計算、平衡移動原理的應用以及原電池工作原理的應用知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．