题目内容
【题目】氢气是一种理想的清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)直接热分解法制氢。某温度下,H2O(g)H2(g)+
O2(g)。该反应的平衡常数表达式为K=_____。
(2)乙醇水蒸气重整制氢。其部分反应过程和反应的平衡常数随温度变化曲线如图1所示:
反应中,某温度下每生成1mol H2(g) 热量变化是62 kJ。则该温度下图1所示反应的热化学方程式是______________________________________。
(3)水煤气法制氢。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH <0,在进气比[n(CO)∶n(H2O)]不同时,测得相应的CO的平衡转化率见图2(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同)。
①往维持恒温的2L密闭容器中加入一定量的CO和0.lmol H2O(g),在图中G点对应温度下反应经5min 达到平衡,则v(CO) 等于_________mol/(L·min)
②图中B、E 两点对应的反应温度分别为TB和TE判断:TB______TE (填“<”“=”或“>”)。
③经分析,A、E 和G三点对应的反应温度都相同为T℃,其原因是A、E 和G三点对应的_____________相同。
④当T℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入3.0 mol CO、1.0 mol H2O、1.0mol CO2和x mol H2,要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是_________________________________。
(4)光电化学分解制氢。其原理如图3,钛酸锶光电极的电极反应为:4OH--4e-O2+2H2O
则铂电极的电极反应为_______________________________。
(5)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时,Mg2Cu与H2反应,生成Mg2Cu和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数约为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为___________________________。
【答案】 K= CH3CH2OH(g)+H2O(g)==4H2(g)+2CO(g) ΔH=+248kJ·mol-1 0.006 > 化学平衡常数(或K) 0≤x<3(或x<3也给分) 2H2O+2e-==H2↑+ 2OH- 2Mg2Cu +3H2
MgCu2+3MgH2
【解析】(1)某温度下,H2O(g)H2(g)+
O2(g),该反应的平衡常数表达式为K=
;(2)根据图中信息可知,反应为CH3CH2OH(g)+H2O(g)==4H2(g)+2CO(g),升高温度K值增大,说明平衡向正反应方向移动,正反应旋转吸热反应,某温度下每生成1mol H2(g) 热量变化是62 kJ,则ΔH=+(62
4)kJ·mol-1=+248kJ·mol-1,故热反应方程式为CH3CH2OH(g)+H2O(g)==4H2(g)+2CO(g) ΔH=+248kJ·mol-1;(3) ①往维持恒温的2L密闭容器中加入一定量的CO和0.lmol H2O(g),在图中G点进气比[n(CO)∶n(H2O)]=1.5,则开始时n(CO)= 0.l5mol,CO的平衡转化率为40%,则消耗的CO的物质的量为0.06mol,对应温度下反应经5min 达到平衡,则v(CO) 等于
=0.006mol/(L·min);②已知反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH <0为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CO的转化率减小,图中B、E两点对应的反应的温度分别为TB、TE,两点的进气比[n(CO)∶n(H2O)]E点的大但CO的转化率相等,说明水的转化率E点的大,相当于平衡正向移动,则应该为降低温度,TB>TE;,,(4)依据装置图中的电子流向分析,铂电极做原电池正极,溶液中氢离子得到电子生成氢气,电极反应为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-;(5)由Mg2Cu变为MgCu2,可知Mg含量下降,则生成物中氢化物仅含的一种金属元素必为Mg,再根据其中氢的质量分数为0.077,则Mg与H物质的量之比为
=
,即化学式为MgH2,则反应的化学方程式为:2Mg2Cu+3H2
MgCu2+3MgH2。

【题目】某实验科研小组研制了一种从废旧的含镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)回收镍的新工艺。工艺流程如下图:
回答下列问题:
(1)浸出渣主要成分为CaSO4↓·2H2O和_______________两种物质。
(2)右图表示镍的浸出率与温度的关系,当浸出温度高于70℃时,镍的浸出率降低,浸出渣中Ni(OH)2含量增大,其原因是_____________________________。
(3)工艺流程中的“副产品”为________(填化学式)。
(4)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH 如下表:
氢氧化物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 |
开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.7 |
沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 | 9.2 |
操作B是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下实验方案:向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH为3.7~7.7,静置,过滤。请对该实验方案是否正确进行判断并做出评价: ___________________________________(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请加以改正)。
(5)操作C是为了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-浓度为3×10-3mol·L-1,则溶液中=________________。(常温时,Ksp(CaF2)=2.7×10-11)
(6)电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步:
①碱性条件下Cl-在阳极被氧化为ClO-;生产1mol ClO-,消耗OH-______________mol。
②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O沉淀。则该步反应的离子方程式为_________________________。