Question

面对能源与环境等问题，全球大力发展新能源的同时，还倡导节能减排、低碳经济．请回答下列问题：
Ⅰ、氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点．
已知：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂O（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ?mol^-1
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法．CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的热化学方程式为

 

．
（2）电解尿素CO（NH₂）₂的碱性溶液制氢的装置如图所示（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．电解时，阳极的电极反应式为

 

．
（3）Mg₂Cu是一种储氢合金．350℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）．则Mg₂Cu与H₂反应反应的化学方程式为

 

．
Ⅱ、碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点．一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生可逆反应：W（s）+I₂（g）?WI₂（g）．为模拟该反应，在实验室中准确称取0.508g碘、0.6992g金属钨放置于50.0mL密闭容器中，在一定温度下反应．如图是混合气体中的WI₂蒸气的物质的量随时间变化关系的图象[n（WI₂）-t]，其中曲线I（0～t₂时间段）的反应温度为450℃，曲线Ⅱ（从t₂时刻开始）的反应温度为530℃．

（4）该反应是

 

（填写“放热”或“吸热”）反应．在450℃时，该反应的平衡常数K=

 

．
（5）若保持450℃温度不变，向该容器中再加入0.508g碘，当再次达到平衡时，反应混合气体中I₂的百分含量

 

（填“变大”、“不变”或“变小”）．
（6）若保持450℃温度不变，向该容器中再加入0.002mol W、0.000 6mol I₂、0.0054mol WI₂，则化学平衡

 

 （填“正向移动”、“不移动”或“逆向移动”）．

Answer 1

考点：物质的量或浓度随时间的变化曲线,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据已知的反应和目标反应，利用盖斯定律来计算反应热，并书写热化学反应方程式；
（2）由阳极排出液中含有大量的碳酸盐成份，则尿素在阳极参与反应，N元素的化合价升高，以此来书写电极反应；利用总反应来分析尿素与KOH的关系来解答；
（3）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则

x

a+x

=0.077，即923x=77a，x为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂；
（4）根据温度对化学平衡、化学平衡常数的影响；据化学平衡常数的概念，和三行式求平衡常数；
（5）相等增大压强，两边的计量数相等，平衡不移动；
（6）比较浓度商与平衡常数的大小关系．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）═CO （g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1，
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO （g）+2H₂（g）△H=+247.4kJ?mol^-1，
由盖斯定律可知，①×2-②可得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g），
其反应热△H=（+206.2kJ?mol^-1）×2-（+247.4kJ?mol^-1）=+165.0 kJ?mol^-1，
即热化学方程式为CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ?mol^-1；
（2）由阳极排出液中含有大量的碳酸盐成份，尿素在阳极参与反应，则阳极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；
（3）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则

x

a+x

=0.077，即923x=77a，x为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂，故反应方程式为2Mg₂Cu+3H₂

△   .

MgCu₂+3MgH₂，
故答案为：2Mg₂Cu+3H₂

△   .

MgCu₂+3MgH₂；
（4）化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动，由表可知：升高温度，WI₂的物质的量减少，说明化学平衡逆向移动，因此正反应方向放热，W（s）+I₂（g）?WI₂（g），
初起量：0.002      0
变化量：1.80×10^-3  1.80×10^-3
平衡量：0.2×10^-3   1.80×10^-3
所以K=

1.80×10-3

0.2×10-3

=9，故答案为：放热；9；
（5）相等增大压强，两边的计量数相等，平衡不移动，所以百分含量相等，故答案为：不变；
（6）Qc=

0.0054mol

0.000 6mol

=9=K，平衡不移动，故答案为：不移动．

点评：本题考查盖斯定律、原电池的工作原理、温度对化学平衡、化学平衡常数的影响以及平衡的判断，难度不大，考查学生分析和解决问题的能力．