题目内容
【题目】氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:
(1)氢气可用于制备H2O2。已知:
H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1
O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2
其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g) MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。下列有关叙述正确的是________。
①容器内气体压强保持不变
②吸收y mol H2只需1 mol MHx
③若降温,该反应的平衡常数增大
④若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)
(3)化工生产的副产物也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OHFeO42+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。
①电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是_______。
②c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,,请分析N点c(Na2FeO4)低于最高值的原因:__________。
【答案】 < ① ③ 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低。
【解析】(1)已知:①H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1
②O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l) ΔH2
两反应的ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS,因为两个均为自发反应,因此ΔH均小于0,将①+②得:H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH=ΔH1+ΔH2<0 ;(2) ①、平衡时气体的物质的量不变,压强不变,选项①正确;②、该反应为可逆反应,吸收y mol H2需要大于1 mol 的MHx,选项②错误;③、正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应分析移动,平衡常数减小,选项③错误;④、向容器内通入少量氢气,相当于增大压强,平衡正向移动,v(放氢)<v(吸氢),选项④错误;答案选① ③;(3)①电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因是防止Na2FeO4与H2反应使产率降低;②c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,,请分析N点c(Na2FeO4)低于最高值的原因:N点:c(OH-)过高,铁电极上有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低。
点晴:本题考查的知识点较多,以氢气利用为线索考查了化学反应中的能量变化、电解原理及其应用、化学平衡的移动及其影响因素等相关知识。在书写燃料电池电极反应时,要注意掌握一般的书写方法:①电极反应是一种离子反应,遵循书写离子反应的所有规则;②将两极反应的电子得失数配平后,相加得到总反应,总反应减去一极反应即得到另一极反应;③负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物,与溶液的酸碱性有关(如+4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在,在碱性溶液中以CO32-形式存在);④溶液中不存在O2-:在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH-。本题的易错点和难点是c(Na2FeO4)低于最高值的原因分析。分析时,要注意从题目中寻找线索并结合反应的特征分析。
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【题目】在一定温度下,将气体X和气体Y各0.16mol充入 10L恒容密闭容器中,发生反应X(g) + Y(g) 2Z(g) △H < 0,一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表,下列说法正确的是
t /min | 2 | 4 | 7 | 9 |
n(Y)/mol | 0.12 | 0.11 | 0.10 | 0.10 |
A. 反应前2min的平均速率υ(Z) = 2.0×103mol/(Lmin)
B. 其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前υ(逆) < υ(正)
C. 该温度下此反应的平衡常数K=120
D. 其他条件不变,再充入0.2molZ,平衡时X的体积分数增大