题目内容

【题目】氢气是一种清洁能源,氢气的制取、储存一直是氢能源利用领域的研究热点。

(1)工业上制取有多种方法,如:

①

②

③

甲烷和水蒸气催化重整制高纯氢时,初始反应的生成物为和,其物质的量之比为4:1,则该反应的热化学方程式为________。

(2)镧镍合金是一种良好的储氢材料,向体积恒定的密闭容器中充入氢气发生如下反应:。的平衡转化率与其初始充入物质的量、反应温度的关系如左图所示;一定温度下,容器内的压强随时间的变化关系如右图所示。

①左图中初始充入量由大到小的是________。

②该反应平衡常数的大小关系为________填“”“”或“”,理由是________。

③若保持温度不变,在时刻将容器的容积压缩至原来的一半,并在时刻达到平衡。请在右图中画出相应的变化曲线______。

④某二次镍氢电池放电时的工作原理如图所示,其中隔膜为________离子交换膜填“阴”或“阳”,负极的电极反应式为________。

(3)储氢还可以借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:

。在某温度下,向容积为2L的恒容容器中加入环己烷,平衡时体系中压强为,苯的物质的量为,则平衡常数________用含a、b、p的代数式表示;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数

【答案】 该可逆反应正反应为放热反应,升高温度平衡常数减小 阴

【解析】

(1)依据盖斯定律:即可解答;

(2)根据影响平衡常数的因素和图像分析解答。

(1)依据盖斯定律:得到目标方程式:,则△H==,故答案为:△H=+165.0kJ/mol;

(2) ①该反应的平衡常数,温度不变时平衡常数不变,即平衡时不变,故起始时充入的量越大,平衡转化率越高,故投入量,答案:;

②该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,而,该反应平衡常数的大小关系为,故答案为:;该可逆反应正反应为放热反应,升高温度平衡常数减小;

③若保持温度不变,在时刻将容器的容积压缩至原来的一半,压缩容积增大压强,压缩后压强变为时的2倍,并在时刻达到平衡,温度不变,平衡常数不变,故H的平衡压强不变,图像为:,故答案为答案:;

④某二次镍氢电池放电时的工作原理如图所示,其中隔膜为阴离子交换膜,允许从正极移动到负极与放电产生的氢离子结合形成水,负极的电极反应式为:,故答案为:阴;;

(3)由题意建立如下三段式:

用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数,则,故答案为:。

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