题目内容
【题目】氢是一种理想的绿色清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究重点。 已知利用FeO与Fe3O4循环制氢的相关反应如下:
反应I. H2O(g)+3FeO(s) Fe3O4 (s) + H2(g) △H=a kJ mo1-1;
反应II 2 Fe3O4(s) FeO (s) + O2(g) △H=b kJ mo1-1。
(1) 反应:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H =________(用含 a、b的代数式表示)kJ mo1-1。
(2)上述反应中a<0、b>0,从能源利用及成本的角度考虑,实现反应II可采用的方案是________。
(3)900℃时,在甲、乙两个体积均为2.0 L的密闭容器中分别投入0.60 mol FeO(s)并通入0.20 mol H2O(g),甲容器用 FeO细颗粒,乙容器用FeO粗颗粒。反应过程中H2的生成速率的变化如图1所示。
①用FeO细颗粒和FeO粗颗粒时,H2的生成速率不同的原因是__________。.
②用FeO细颗粒时H2O(g)的平衡转化率与用FeO粗颗粒时H2O(g)的平衡转化率的关系是___________(填“前者大”“前者小”或“相等”)。
(4)FeO的平衡转化率与温度的关系如图2所示。请在图3中画出1000℃、用FeO细颗粒时,H2O(g)转化率随时间的变化曲线(进行相应的标注)。
【答案】
(l)2a+b;
(2) 用反应I放出的热量向反应II供热或用廉价清洁能源提供热能;
(3) ①FeO细颗粒表面积大,与H2O的接触面积大,反应速率快;②相等
(4)
【解析】
试题分析:(1)已知H2O(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ/mol(Ⅰ),2Fe3O4═6FeO(s)+O2g△H=bkJ/mol (Ⅱ),利用盖斯定律,将(Ⅰ)×2+(Ⅱ)可得2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=(2a+b)kJ/mol,故答案为:(2a+b)kJ/mol;
(2) b>0,要使该制氢方案有实际意义,应给反应Ⅱ提供能量才能使反应发生,可利用廉价清洁能源提供热能或利用太阳能、地热能、生物能、核能等,故答案为:用反应I放出的热量向反应II供热或用廉价清洁能源提供热能;
(3)①因细颗粒FeO表面积大,固体的表面积越大,与氢气的接触面越大,则反应速率越大,故答案为:细颗粒FeO表面积大,与氢气的接触面越大,反应速率加快;
②固体的表面加大小与平衡移动无关,则平衡状态相同,故答案为:相等;
(4)由图1可知,升高温度,FeO的转化率降低,说明正反应为放热反应,升高温度,反应速率增大,但反应物的转化率降低,则图象为,故答案为:
。
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【题目】50mL 1.Omol·L—1盐酸跟50mL 1.1mol·L—1氢氧化钠溶液在图所示装置中进行中和反应,并通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和热。试回答下列问题:
(1)大小烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是_______________。
(2)_________(填“能”或“不能”)将环形玻璃搅拌棒改为环形金属(如铜)棒。其原因是__________________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板,对求得中和热数值的影响是________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(4)如果改用60mL 1.Omol·L—1盐酸跟50mL 1.1mol·L—1氢氧化钠溶液进行反应,则与上述实验相比,所放热量_______(填“增加” “减少”或“不变”),理由是_____________;所求中和热数值_________(填“增加”“减少”或“不变”),理由是_______________;
(5)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2和硫酸代替盐酸和氢氧化钠溶液,理由是______________________.
(6)Q=cm△t,其中Q表示此中和反应放出的热量,m表示反应后混合液的质量,c表示反应后混合溶液的比热容,△t表示反应前后溶液的温度的差值。该实验小组做了三次实验,每次取溶液各50mL,并记录如下原始数据。
实验序号 | 起始温度t1/℃ | 终止温度/t2/℃ | 温差(t2-t1)/ ℃ |
1 | 25.0 | 32.6 | |
2 | 25.1 | 31.8 | |
3 | 25.1 | 31.9 |
已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00g/cm3,中和后混合液的比热容c=4.184×10—3kJ/(g·℃),则该反应的中和热为△H=____________(保留小数点后一位)。
(7)上述实验数值结果与57.3kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是_______(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
C.分多次把NaOH溶液倒入盛有盐酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定HCl溶液的温度