Question

【题目】氢气是一种清洁能源．制氢和储氢作为氢能利用的关键技术，是当前科学家主要关注的热点问题．
（1）用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如图所示：

①甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是 ．
②第Ⅱ步反应为可逆反应．800℃时，若CO的起始浓度为2.0molL﹣1 ， 水蒸气的起始浓度为3.0molL﹣1 ， 达到化学平衡状态后，测得CO2的浓度为1.2molL﹣1 ， 则CO的平衡转化率为 ．
（2）NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO2 ， 且反应前后B元素的化合价不变，该反应的化学方程式为 ， 反应消耗1mol NaBH4时转移的电子数目为 ．
（3）储氢还可借助有机物，如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢．

在某温度下，向恒容容器中加入环已烷，其起始浓度为a molL﹣1 ， 平衡时苯的浓度为b molL﹣1 ， 该反应的平衡常数K=（用含a、b的关系式表达）．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=﹣136.5kJ/mol；60%
（2）NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑；4NA或2.408×1024
（3） mol3?L﹣3
【解析】解：（1）①根据第一步反应过程可以得出：CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=﹣103.3KJ/mol；
根据第二步反应过程可以得出：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=﹣33.2KJ/mol；
根据盖斯定律，上下两式相加可得：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=﹣136.5 kJ/mol，
所以答案是：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=﹣136.5 kJ/mol；
②设CO的平衡转化量为x，

	CO（g）+	H2O（g）=	H2（g）+	CO2（g）
初始浓度：	2.0	3.0	0	0
变化浓度：	1.2	1.2	1.2	1.2
平衡浓度：	0.8	0.8	1.2	1.2

则CO的平衡转化率为 ×100%=60%，
所以答案是：60%；（2）NaBH4与水反应生成NaBO2 ， 且反应前后B的化合价不变，NaBO2中B元素化合价为+3价，所以NaBH4中H元素的化合价为﹣1价，所以H元素化合价由﹣1价、+1价变为0价，再结合转移电子守恒配平方程式为NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑，反应消耗1mol NaBH4时转移的物质的量=1mol×4×（1﹣0）=4mol，所以转移电子数为4NA或2.408×1024 ， 所以答案是：NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑；4NA或2.408×1024；（3）环己烷的起始浓度为amolL﹣1 ， 平衡时苯的浓度为bmolL﹣1 ， 同一容器中各物质反应的物质的量浓度之比等于其计量数之比，所以根据方程式知，环己烷的平衡浓度为（a﹣b）mol/L，氢气的浓度为3bmol/L，则平衡常数K= mol3L﹣3= = mol3L﹣3 ，
所以答案是： mol3L﹣3 ．
【考点精析】利用化学平衡的计算对题目进行判断即可得到答案，需要熟知反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%；产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%．