题目内容

【题目】下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置(忽略其他有机物)。已知储氢装置的电流效率×100%,下列说法不正确的是

A. 采用多孔电极增大了接触面积,可降低电池能量损失

B. 过程中通过C-H键的断裂实现氢的储存

C. 生成目标产物的电极反应式为C6H6+6e-+6H+===C6H12

D. =75%,则参加反应的苯为0.8mol

【答案】B

【解析】

A. 多孔电极可增大电极与电解质溶液接触面积,降低能量损失,故A正确;

B. 该过程苯被还原为环己烷,C-H键没有断裂,形成新的C-H键,故B错误;

C. 储氢是将苯转化为环己烷,电极反应式为C6H6+6e-+6H+===C6H12,故C正确;

D. 根据图示,苯加氢发生还原反应生成环己烷,装置中右侧电极为阳极,根据放电顺序,左侧电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+,生成1.6molO2失去的电子量为6.4mol,根据阴阳得失电子守恒,阴极得到电子总数为6.4mol,若η=75%,则生成苯消耗的电子数为6.4mol×75=4.8mol,苯发生的反应C6H6+6e-+6H+===C6H12,参加反应的苯的物质的量为4.8mol/6=0.8mol,故D正确;

故选B。

练习册系列答案
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【题目】氢能被视为最具发歸力的清洁能源,开发新型储氣材料是氢能利用的重要研究方向。请回答下列问题:

Ⅰ.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料,可由六元环状物质(HB=NH)3通过如 下反应制得:3CH4+2 (HB=NH) 3+6H2O=3CO2+6H3BNH3

(1)基态B原子的价电子排布式为___________BC N O第一电离能由大到小的顺序为_________CH4H2OCO2的键角按照由大到小的顺序排列为___________

(2)(HB=NH)3,互为等电子体的有机分子为___________(填分子式)

Ⅱ.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。

(1)印度尼赫鲁先进科学研宄中心的DattaPati等人借助ADF软件对一种新 型环烯类储氢材料(C16S8)进行研宄,从理论角度证明这种材料的分子呈平面结构(如图),每个杂环平面上下两侧最多可吸附10H2分子。

①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为___________

相关键长数据如表所示:

化学键

C-S

C=S

C16S8中碳硫键

键长/pm

181

155

176

从表中数据看出,C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C=S键之间,原因可能______________________

③C16S8H2微粒间的作用力是___________

(2)有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积结构,晶胞中Cu原子位于面心,Ag 原子位于顶点,氢原子可进到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中。该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(如图)相似,该晶体储氢后的化学式为___________

(3)MgH2是金属氢化物储氢材料,其晶胞如上图所示,该晶体的密度为agcm-3,则晶胞的体积为___________cm3(用含aNA的代数式表示,NA表示阿伏加德罗常数的值)

【题目】化石燃料的燃烧会产生大量污染大气的二氧化硫和温室气体二氧化碳。而氢气和氮气都被认为是无碳无污染的清洁能源。

Ⅰ.“氢能”将是未来最理想的新能源。

(1)某些合金可用于储存氢,金属储氢的原理可表示为M(s)+xH2═MH2x(s) △H<0(M表示某种合金)。图甲表示温度分别为T1、T2时,最大吸氢量与氢气压强的关系。

下列说法中正确的是___(填字母代号)。

a.T1>T2

b.增大M的量,上述平衡向右移动

c.增大氢气压强,加快氢气的吸收速率

d.金属储氢过程中M作还原剂,价态升高

(2)工业上通常用生产水煤气的方法制得氢气。其中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H>0,在850℃时平衡常数K=1。若向1L的恒容密闭真空容器中同时加入xmolC和6.0molH2O。

①850℃时反应达到平衡,x应满足的条件是_____

②对于上述平衡状态,改变下列条件能使反应速率增大,且平衡向正向移动的是____(填字母代号)。

a.选用更高效的催化剂

b.升高温度

c.及时分离出氢气

d.增加氢气的浓度

Ⅱ.CO2是合成尿素的原料。

现以熔融碳酸盐为电解质,稀土金属材料为电极组成氢氧燃料电池(如装置乙所示),其中负极通入H2,正极通入O2和CO2的混合气体。装置丙中a、b为石墨,电解一段时间后,b电极附近滴入酚酞溶液变红,NaCl溶液的体积为100mL。

(1)工作过程中,装置乙中电极c为____(填电极名称)极。

(2)若在a极产生112mL(标准状况)气体,25℃时丙装置中所得溶液pH=____(忽略电解前后溶液体积变化,不考虑气体的溶解)。

Ⅲ.氨是制备尿素的原料。NH3、N2O4等在工农业生产、航天航空等领域有广泛应用。

(1)氨在氧气中燃烧,生产水和一种空气组成成分的单质。已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol,H2的燃烧热为286kJ/mol。试写出氨在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式:________________________

(2)氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将amol·L-1的氨水和bmol·L-1的硫酸溶液以3:2的体积比混合,反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出NH3·H2O的电离平衡常数:___________

(3)用氨水除去SO2,已知25℃时,NH3·H2O的Kb=1.8×10-5,H2SO3的Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8。若氨水的浓度为2.0mol·L-1,将SO2通入该氨水中,当c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1时,溶液中离子浓度从大到小的关系是_________________

【题目】我国自主研发的“蓝鲸一号”在中国南海神狐海域完成可燃冰连续试采,并得到中共中央国务院公开致电祝贺。“可燃冰”是天然气水合物,外形像冰,在常温常压下迅速分解释放出甲烷,被称为未来新能源。

(1)“可燃冰”作为能源的优点是_______________________________(回答一条即可)。

(2)甲烷自热重整是一种先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整两个过程。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应如下:

反应过程

化学方程式

焓变△H(kJ.mol-l)

活化能E.(kJ.mol-1)

甲烷氧化

CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)

-802.6

125.6

CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)

-322.0

172.5

蒸气重整

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

+206.2

240.1

CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)

+158. 6

243.9

回答下列问题:

①在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率______(填“大于”“小于”或“等于”)甲烷氧化的反应速率。

②反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的平衡转化率与温度、压强关系[其中n(CH4):n(H2O)=1:1]如图所示。

该反应在图中A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数),图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为___________

③从能量角度分析,甲烷自热重整方法的先进之处在于___________

(3)甲烷超干重整CO2技术可得到富含CO的气体,其能源和环境上的双重意义重大,甲烷超干重整CO2的催化转化原理如图所示。

①过程II中第二步反应的化学方程式为_________

②过程II的催化剂是______,只有过程I投料比_______,催化剂组成才会保持不变。

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