题目内容

（14分）氢能是重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。
（1）氢气是清洁能源，其燃烧产物为__________。
（2）NaBH4是一种重要的储氢载体，能与水反应达到NaBO2，且反应前后B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，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：。某温度下，向恒容密闭容器中加入环己烷，起始浓度为a mol/L，平衡时苯的浓度为bmol/L，该反应的平衡常数K＝_____。
（4）一定条件下，题11图示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。

①导线中电子移动方向为____________。
②生成目标产物的电极反应式为_________。
③该储氢装置的电流效率＝_____（＝×100%，计算结果保留小数点后1位）

（1）水或H2O （2）NaBH4＋2H2O=NaBO2＋4H2↑；4NA或2.408×1024
（3） mol3/L3 （4）①A→D  ②C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12 ③64.3%

解析试题分析：（1）氢气的燃烧产物是水。
（2）反应前后B元素的化合价不变，则反应前后B元素的化合价均是＋3价，因此反应前NaBH4中氢元素的化合价是－1价。水中氢元素的化合价是＋1价，因此反应中还有氢气生成，则反应的化学方程式为NaBH4＋2H2O=NaBO2＋4H2↑。NaBH4中氢元素的化合价从－1价升高到0价，因此1molNaBH4在反应中失去4mol电子，其数目是4NA或2.408×1024。
（3）平衡时苯的浓度是b mol/L，则根据反应的方程式可知消耗环戊烷的浓度是b mol/L，生成氢气的浓度是3 b mol/L，，平衡时环戊烷的浓度为（a－b）mol/L。由于化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则该温度下反应的平衡常数为＝mol3/L3。
（4）①苯生成环戊烷属于得氢反应，因此是还原反应，即电极D是阴极，电极E是阳极，因此导线中电子的流动方向是A→D。
②苯得到电子生成环戊烷是目标产物，由于存在质子交换膜，所以氢离子向阴极移动，则电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12。
③阳极生成2.8mol气体，该气体应该是阳极OH－放电生成的氧气，则转移电子的物质的量＝2.8mol×4＝11.2mol。设阴极消耗苯的物质的量是xmol，则同时生成 xmol环戊烷，根据电极反应式C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12可知得到电子是6xmol，根据电子守恒可知，阴极生成氢气是＝5.6mol－3xmol，所以 ＝0.1，解得x＝1.2，因此储氢装置的电流效率＝×100%＝64.3%。
考点：考查氧化还原反应方程式配平和计算、平衡常数计算以及电化学原理的应用与计算

练习册系列答案
相关题目

（8分）（1）氢是未来最好的能源选择，制取氢气的成熟的方法有很多，利用甲醇可以与水蒸气反应生成氢气，反应方程式如下：
CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g)  H(298K)＝+ 49.4 kJ/mol
一定条件下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)和3 mol H2O(g)，实验测得：达到平衡状态时，吸收热量19.76 kJ。则
①达平衡时混合气体的压强是反应前的      倍。
②该条件下的该反应的平衡常数是            （结果保留两位有效数字）。
③该条件下反应达平衡状态的依据是（填序号）         。

A．v正(CH3OH)＝v正(CO2) B．混合气体的密度不变
C．c(CH3OH)＝c(H2O)D．混合气体的总物质的量不变
（2） 甲、乙两容器体积相等，甲容器通入1 mol SO2和1 mol O2，乙容器通入1 mol SO3和0.5 mol O2，发生反应：2SO2(g) + O2 (g)  2SO3(g) H＜0，甲、乙起始反应温度相同，均和外界无热量交换，平衡时，甲中SO2的转化率为a，乙中SO3的分解率为b，则a、b的关系为a+b _______ 1（填“﹤”、“﹥”或“＝”) 。

（12分）科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
（1）合成氨的原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H="-92.4" kJ／mol，该反应的能量变化如图所示。

①在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是          (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下达到平衡，测得容器内气体压强变为原来的，此时H2的转化率为        （计算出结果）；欲提高该容器中H2的转化率，下列措施可行的是          (填选项字母)。

A．向容器中按原比例再充入原料气 B．向容器中再充入一定量H2
C．改变反应的催化剂 D．液化生成物分离出氨
（2）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应：
2N2(g)+6H2O（1）  4NH3(g)+3O2(g) H="+1530" kJ／mol
又知：H2O（1）=H2O(g) H="+44.0" kJ／mol
则2N2(g)+6H2O(g)  4NH3(g)+3O2(g) H =      kJ／mol，该反应的化学平衡常数表达式为K=           ，控制其他条件不变，增大压强，K值       (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(14分)加大对煤燃烧产生的废气、废渣的处理已刻不容缓。
（1） 对燃煤的废气进行脱硝处理时，可利用甲烷催化还原氮氧化物，如：
CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝a kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝b kJ·mol－1
则反应CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
（2） 将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为：

2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH
① 该反应平衡常数表达式为K＝________。
② 已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如右图所示。该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。若温度不变，减小反应投料比[n(H2) /n(CO2)]，则K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
③ 二甲醚燃料电池具有启动快，效率高等优点，若电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应为____________________________。

（3） 以CO2为原料合成的碳酸酯(仅含碳、氢、氧三种元素)是用途广泛的化学品，某种碳酸酯(DPC)水解产物之一遇氯化铁溶液显紫色，右图为它的核磁共振氢谱图，请写出DPC的结构简式：____________。
（4） 某电厂的粉煤灰含莫来石(主要成分为Al6Si2O13、SiO2)。将其和纯碱在高温下烧结，可制取NaAlSiO4(霞石)、Na2SiO3和NaAlO2，有关化学方程式(反应条件均为高温)为：
Al6Si2O13＋3Na2CO3===2NaAlSiO4＋4NaAlO2＋3CO2↑
Al6Si2O13＋5Na2CO3===2Na2SiO3＋6NaAlO2＋5CO2↑
SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑
则用1 mol Al6Si2O13和4 mol SiO2通过以上反应制得5 mol NaAlO2，共消耗Na2CO3为________mol。

(15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。
（1）下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

①该电化腐蚀称为                  。
②图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是         (填字母)。
（2）用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：

①步骤I若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为                    。
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O＝2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为                        。
③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是                    (任写一项)。
（3）已知t℃时，反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数K＝0.25。
①t℃时，反应达到平衡时n(CO)：n(CO2)＝             。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入xmolCO，t℃时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%，则x＝                   。

（17分）H2O2是一种强氧化剂，被广泛应用于水处理及卫生消毒等方面。
（1）H2O2不稳定，当其中含Fe2＋时，会发生反应：
，则Fe2＋在此过程中所起的作用是______________，当生成336mL O2（标准状况）时，反应中转移电子的物质的量为_______mol。
（2）下表是在常压、60℃和不同pH条件下，6mL30% H2O2在60min内释放出氧气的体积。则下列说法正确的是___________。

a．pH越大，H2O2的分解速率越大
b．pH在9左右，H2O2的分解速率最大
c．6mL 30% H2O2分解最多释放出的氧气的体积为639mL
d. pH=5.50时，0～60min内，v(O2)=1.5mL
（3）溶液中H2O2的残留量可用一定浓度的酸性KMnO4溶液来测定，反应中MnO4－
被还原为Mn2＋，该反应的离子方程式为______________。
（4）科学工作者以Ir-Ru/Ti为阳极、ACFC为阴极，在酸性环境、不断通入空气的条件下直接电解水来制备H2O2。电解过程中，阳极区溶液的pH_     （填“增大”“不变”或“减小”），阴极产生H2O2的电极反应式为_______。若不通空气，则阴极得到的产物是_______ 。
（5）己知断裂1mol化学键所需的能量
143,H-O为463。则.

硫酸的消费量是衡量一个国家化工生产水平的重要标志。
（1）一定条件下，SO2与空气反应10 min后，SO2和SO3物质的量浓度分别为1.2 mol/L和2.0 mol/L，则SO2起始物质的量浓度为______；生成SO3的化学反应速率为______。
（2）若改变外界条件，发生SO2与空气反应生成SO3，使10 min内的用O2表示的反应速率为0.15mol/(L·min)，则改变的条件可能是_______________。

A．压缩体积，增大压强B．降低温度C．充入大量的氮气D．仅增加SO2的浓度
（3）工业制硫酸，用过量的氨水对SO2尾气处理，请写出相关的离子方程式：____ _

（10分，每空2分）  往一个容积为5L的密闭容器中，通入2molN2和3molH2，在一定条件下,发生反应  N2+3H22NH3，2 min后测得容器中生成了1mol NH3，试求：
（1）2 min时，N2的物质的量          ；   （2）2 min时，H2的物质的量浓度           ；
（3）2 min时，H2的转化率            ；   （4）2min内，N2的平均反应速率          ；
（5）N2、H2、NH3的反应速率之比                。

反应A(g) B(g) +C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050mol/L。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题：

（1）上述反应的温度T1    T2，平衡常数K（T1）   K（T2）。（填“大于”、“小于”或“等于”）
（2）若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：
①平衡时体系总的物质的量为       。
②反应的平衡常数K=      。
③反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)=       。

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