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。
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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________。
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(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:
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。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:
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![]()
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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:
。