Question

（2012?武汉模拟）氢气的制取、储存和利用一直是化学领域的研究热点．

（1）H₂O热分解可以得到H₂，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示．图1中
A、B表示的粒子依次是

氢原子、氧原子

．A、B 重新生成水时的活化能

=

0 （填“＞”、“＜”、或“=”）；
（2）镍氢碱性电池已广泛应用于各种电器的供电，其中LaNi₅有良好的储氢能力，其最大储氢量达到6.02
×10²²个氢原子/cm³，则每立方厘米LaNi₅吸附氢气的体积在标准状况下为

1120

mL；
用固体LaNi₅H₆（各元素的化合价均可看作零）作负极反应物，该镍氢碱性电池放电时，负极电极反应式为

LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaN₅+6H₂O

；
（3）有人设想利用H₂实现碳循环，有关反应原理为：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．一定温度下，在容积为1L的密闭容中，冲入1mol CO₂和3molH₂，测得CO₂和 CH₃OH（g）的浓度随时间的变化如图2所示．
①前10min CO₂的平均反应速率为

CO₂

；
②该温度下，此反应的平衡常数为

0.075mol/（L?min）

；
③为了提高CO₂的平衡转化率可采取的措施是

CE

（填选项字母）．
A．升高温度
B．恒温恒容下再充入CO₂
C．将CH₃OH（g）从体系中分离出来
D．更换催化剂
E．恒温恒容下再充入 1mol CO₂和3molH₂．

Answer 1

分析：（1）由图可知，水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子，氢原子结合生成氢气，氧原子结合生成氧气，由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍；根据是否断裂化学键判断其活化能；
（2）根据氢原子个数计算氢气的物质的量，再根据V=nVm计算其体积；负极上失电子发生氧化反应；
（3）①根据v=

△c

△t

计算；
②根据平衡常数K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

计算；
③该反应是一个反应前后气体体积减小的、放热的可逆反应，降低温度、增大压强、增大氢气的量或减少生成物的量都增大二氧化碳的转化率．

解答：解：（1）由图可知，水的分解化学键断裂先生成H原子与O原子，氢原子结合生成氢气，氧原子结合生成氧气，由水的分子式可知氢原子物质的量是氧原子2倍，故A为氢原子、B为氧原子；
氧原子和氢原子生成水时不需要断裂化学键，所以其活化能=0，
故答案为：氢原子、氧原子；=；
（2）含有6.02×10²²个氢原子的氢气的物质的量=

6.02×1022

2×6.02×1023/mol

=0.05mol，
标况下氢气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L=1120mL；
负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaN₅+6H₂O，
故答案为：1120；LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaN₅+6H₂O；
（3）①根据图象知，二氧化碳的反应速率=

(1.00-0.25)mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），
故答案为：0.075mol/（L?min）；
②根据反应方程式知，平衡时c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，c（CO₂）=0.25mol/L，根据甲醇和氢气的关系式知，平衡时氢气浓度=3mol/L-3×0.75mol/L=0.75mol/L，
平衡常数K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×(0.75)3

=

16

3

，
故答案为：

16

3

；
③该反应是一个反应前后气体体积减小的、放热的可逆反应，降低温度、增大压强、增大氢气的量或减少生成物的量都增大二氧化碳的转化率，
故选：CE．

点评：本题考查了较综合，涉及平衡移动、化学平衡常数的计算等知识点，根据平衡移动影响因素、平衡常数的定义等知识点来分析解答即可，易错题为（1），注意活化能的含义，为易错点．