题目内容

氢气是一种清洁能源，又是合成氨工业的重要原料．已知氢气有多种制取方法：
①活泼金属（如钠、钾）直接跟水反应；
②金属（如锌或铁或铝）跟稀盐酸或稀硫酸反应；
③电解水制氢气；
④由煤或焦炭跟水反应制取氢气：C+H2O（g） 
 高温 
.
 
CO+H2；
⑤由天然气或重油制取氢气：CH4+H2O（g） 
   高温   
.
催化剂
 CO+3H2；
（1）请你再补充一种制取氢气的方法，写出该反应的化学方程式
 
．
（2）比较方法①和⑤：
 
g金属钠跟水反应与标准状况下11.2L CH4跟水反应产生氢气的量相等．
（3）在甲、乙、丙3个容积均为2L的密闭容器中，于相同的温度下、使用相同的催化剂分别进行如下反应：
3H2（g）+N2（g）
高温高压
催化剂
2NH3（g）．现按不同配比投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时有关数据如下：
容器甲乙丙
反应物投入量3 mol H2、2 mol N26 mol H2、4mol N22 mol NH3
达到平衡的时间（min）t158
N2的浓度（mol/L）c11.5c3
NH3的体积分数ω1ω2ω3
混合气体密度（g/L）ρ1ρ2ρ3
①分析表数据，下列关系正确的是
 
（填写序号字母）．
A．2c1＞1.5mol/L     B．ω3=ω1    C．2ρ1=ρ2
②在该温度下该反应的平衡常数K=
 
（用含c1的代数式表示）．
（4）已知：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）；△H=+206.2kJ?mol-1
CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）；△H=+247.4kJ?mol-1
则甲烷和H2O（g）反应生成H2和CO2的热化学方程式为
 
．
（5）如图所示装置工作时均与H2有关．

①图1所示装置中阳极的电极反应式为
 
．
②图2所示装置中，通入H2的管口是
 
（选填字母代号）．
③某同学按图3所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色．该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H2．该结论
 
（填“严密”或“不严密”），你的理由是
 
（用离子方程式表示）．
考点：化学平衡的计算,电解原理
专题：
分析：（1）根据生成氢气的反应书写；
（2）根据生成相同的氢气进行计算；
（3）①先将丙中的数据按照化学计量数转化成反应物氮气、氢气的物质的量，然后利用等效平衡知识进行分析；
②计算出反应前氮气、氢气的物质的量浓度，然后利用化学平衡三段式计算出达到平衡时各组分的浓度，最后根据化学平衡常数表达式计算出该温度下的平衡常数；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（5）①阳极上失电子发生氧化反应；
②根据氢氧根离子的移动方向及氢气的反应判断氢气所在的电极；
③根据反应现象知，溶液中没有铁离子，原因是部分铁未被氧化，导致剩余的铁和铁离子反应生成亚铁离子．
解答： 解：（1）结合以上生成氢气的反应，还可以利用铝的两性来生成氢气，即反应方程式为2Al+2 NaOH+2 H2O=2 NaAlO2+3 H2↑，
故答案为：2Al+2 NaOH+2 H2O=2 NaAlO2+3 H2↑；
（2）由反应⑤标准状况下11.2L CH4跟水反应产生氢气的物质的量为
11.2L
22.4L/mol
×3=1.5mol
又根据2Na+2 H2O=2 NaOH+H2↑，要生成1.5mol氢气则需要钠3mol，故需要钠的质量为3mol×23g/mol=69g，
故答案为：69；
（3）①恒温、恒容条件下：
A．假设乙容器的容积为4L，则达到平衡时甲乙为等效平衡，各组分的含量、浓度相等，此时氮气的浓度为c1，然后将容器的容积缩小到2L，若平衡不移动，2c1=1.5mol/L，由于压强增大，平衡向着正向移动，氨气的浓度增大，所以2c1＞1.5mol/L，故A正确；    
B．丙中2mol氨气相当于加入了1mol氮气、3mol氢气，而甲中为3mol H2、2mol N2，由于丙反应物氮气的物质的量减小，生成的氨气的物质的量减小，所以ω3＜ω1，故B错误；
C．反应前后都是气体，容器的容积都是2L，乙中混合气体的质量为甲的2倍，根据ρ=
m
V
可知：2ρ1=ρ2，故C正确；
故选AC；
②甲容器中，反应前氢气浓度为：c（H2）=
3mol
2L
=1.5mol/L，氮气的浓度为：
2mol
2L
=1mol/L，达到平衡时氮气的浓度变化为：（1-c1）mol/L，
由化学平衡的三段式可得：3H2（g）+N2（g）?2NH3（g）
反应前（mol/L）：1.5        1          0
浓度变化：（mol/L）：3（1-c1）   （1-c1）     2（1-c1）
反应后：（mol/L）：1.5-3（1-c1） 1-（1-c1）  2（1-c1）
在该温度下甲容器中反应的平衡常数K=
(2-2c 1)2
c1?(3c 1-1.5) 3
，
故答案为：
(2-2c 1)2
c1?(3c 1-1.5) 3
；
（4）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
①×2-②得到CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165kJ?mol-1 ；
故答案为：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=+165kJ?mol-1；
（5）①阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为：MnO42--e-=MnO4-，故答案为：MnO42--e-=MnO4-；
②氢氧燃料碱性电池中，氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，图片中氢氧根离子向d电极移动，说明d电极上是氢气，故答案为：d；
③铁和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，根据反应现象知，该反应中部分铁未参加反应导致剩余的铁和铁离子反应生成二价铁离子，离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+，所以说不严密，故答案为：不严密； 2Fe3++Fe=3Fe2+．
点评：本题考查了化学平衡的影响因素分析、化学反应速率的影响因素判断、化学反应速率的计算、电化学知识等知识，题目难度中等，注意掌握化学平衡的影响因素、化学反应速率的计算方法，能够利用盖斯定律求算反应中的焓变，易错点是氢氧燃料电池中电极的判断，明确溶液中离子的移动方向是解此题的关键．
练习册系列答案
相关题目
（1）已知在常温常压下：
①CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）；△H1=-442.8KJ/mol
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）；△H2=-566.0kJ/mol
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式
 

（2）已知合成氨的热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）；△H=-92.2KJ?mol-1
如表是合成氨反应在某温度下2.0L的密闭容器中进行时，测得的数据：

时间（h）
物质的量（mol）		01234
N21.50n11.20n31.00
H24.504.203.60n43.00
NH30.000.20n21.001.00
根据表中数据计算：
①反应进行到2小时时放出的热量为
 
KJ．
②0～1小时内N2的平均反应速率
 
mol?L-1?h-1．
③此条件下该反应的化学平衡常数K=
 
（保留两位小数）．
④反应达到平衡后，若往平衡体系中再加入N2、H2和NH3各1mol，化学平衡向
 
方向移动（填“正反应”或“逆反应”或“不移动”）
现有前四周期六种元素X、Y、Z、E、F、G，它们的原子序数依次增大，除G外，其他五种元素都是短周期元素．X、Y、E三种元素组成的化合物是实验室常用燃料，也是一种家庭常见饮品的主要成分．取F的化合物做焰色反应实验，其焰色呈黄色，G的单质是生活中常见的一种金属，GE是黑色固体．G2E是红色固体．请回答下列问题：
（1）写出基态G原子电子排布式：
 
；Y、Z、E、F、G的第一电离能由小到大的顺序为
 
（用元素符号表示）．
（2）X、Y、Z形成3原子分子M，每个原子价层电子均达到稳定结构．M分子的结构式为
 
．1mol M含π键数目为
 
．
（3）根据价层电子对互斥理论（VESPR）推测：ZE2-的立体构型为
 
，YE32-的中心原子杂化类型为
 
．
（4）Y、E、Z分别与X形成的简单化合物沸点由高到底的顺序为
 
（用化学式表示）．
（5）G晶胞结构如图所示．已知立方体的棱长为a pm，G晶体密度为b g?cm-3，则阿伏加德罗常数NA=
 
（用含a、b的代数式表示）．
实验室制备CO2的化学方程式
 
，离子方程式
 
．
在一个温度恒定的密闭容器中，SO2和O2发生反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）；△H=-Q kJ/mol．请按要求回答下列问题．
（1）恒压条件下：
①若开始时放入1mol SO2和0.5mol O2，达平衡后，生成0.9mol SO3，这时SO2的转化率为
 
．
②若开始时放入4mol SO2和2mol O2，达平衡后，生成SO3的物质的量为
 
 mol，反应放出的热量为
 
 kJ．
（2）在恒容条件下：若开始时放入1mol SO2和0.5mol O2，达平衡后，生成a mol SO3，则a
 
0.9mol （填“＞”、“＜”或“=”）．
已知101kPa下有：H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（g）；△H=-241.8kJ/mol．则下列说法或表达中正确的是（　　）
A、H2的燃烧热为241.8kJ/mol
B、H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O（l）；△H＜-241.8kJ/mol
C、2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）；△H＞-241.8kJ/mol
D、1molH2与
1
2
molO2的总能量小于1molH2O（g）的总能量
如表为有关化合物的pKsp，pKsp=-lgKsp．某同学设计实验如下：①向AgNO3溶液中加入适量NaX溶液，得到沉淀AgX；②向①中加NaY，则沉淀转化为AgY；③向②中加入NaZ，沉淀又转化为AgZ．则表中a、b、c的大小关系为（　　）
相关化合物AgXAgYAgZ
pKspabc
A、a＞b＞c
B、a＜b＜c
C、c＜a＜b
D、a+b=c
实验室分离和提纯下列物质的方法中，错误的是（　　）
A、从溴水中提取溴单质--萃取法
B、从含少量氯化钠的硝酸钾固体中提纯硝酸钾--结晶法
C、分离CCl4和H2O--过滤法
D、分离乙酸（沸点118℃）与乙酸乙酯（沸点77.1℃，能与乙酸混溶）的混合液--蒸馏法
物质之间的转化关系如下图，其中A、D、E、F、H为常见的单质，且A为生活中常用的金属，其余的为化合物．单质E和单质F在点燃或加热的条件下生成淡黄色的固体，B常温下为液态化合物．

请回答下列有关问题：
（1）A在元素周期表的位置为第
 
周期
 
族．
（2）以上7个化学反应属于非氧化还原反应的是
 
 （用编号①→⑦填写）．
（3）写出反应②的化学方程式
 
．
（4）写出引发反应④的实验操作
 
，写出该反应的一种重要工业用途：
 
．
（5）反应⑤的离子方程式是：
 
．
（6）工业上用电解熔融的J制H，电解时阴极的电极反应式为：
 
．

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