Question

19．合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用．
（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）．
在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MH_x，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MH_x与氢气发生氢化反应生成氢化物MH_y，氢化反应方程式为：zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）△H（Ⅰ）；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变．反应（Ⅰ）中z=$\frac{2}{y-x}$（用含x和y的代数式表示）．温度为T₁时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=30mL•g^-1•min^-1．反应（Ⅰ）的焓变△H_Ⅰ＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T₁、T₂时，η（T₁）＞ η（T₂）（填“＞”“＜”或“=”）．当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的c点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过加热或减压的方式释放氢气．
（3）贮氢合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol．已知温度为T时：CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）中遵循质量守恒定律，则反应前后H原子个数相同；吸氢速率v=$\frac{\frac{240mL}{2g}}{4min}$；由图可知，相同氢原子与金属原子的个数比时，T₂温度高，对应的平衡时氢气的压强大，则升高温度，平衡逆向移动；
（2）T₂温度高，对应的平衡时氢气的压强大，则升高温度，平衡逆向移动，则该反应为放热反应，低温下有利于吸收氢；当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，因温度不变，K不变，则平衡时氢原子与金属原子的个数比增大，平衡点在曲线AB上；释放氢气即为平衡逆向移动，结合该反应为放热反应、气体体积减小的反应特点解答；
（3）①CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1，由盖斯定律可知，②-①得到CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g），以此来解答．

解答 解：（1）zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）中遵循质量守恒定律，则反应前后H原子个数相同，则zx+2=zy，解得z=$\frac{2}{y-x}$；吸氢速率v=$\frac{\frac{240mL}{2g}}{4min}$=30mL•g^-1•min^-1；由图可知，相同氢原子与金属原子的个数比时，T₂温度高，对应的平衡时氢气的压强大，则升高温度，平衡逆向移动，可知正反应△H_Ⅰ＜0，
故答案为：$\frac{2}{y-x}$；30；＜；
（2）T₂温度高，对应的平衡时氢气的压强大，则升高温度，平衡逆向移动，则该反应为放热反应，低温下有利于吸收氢，T₁＜T₂时，则η（T₁）＞η（T₂）；当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，因温度不变，K不变，平衡时氢原子与金属原子的个数比增大，平衡点在曲线AB上，则达到平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的c点；释放氢气即为平衡逆向移动，因该反应为放热反应、气体体积减小的反应，则该贮氢合金可通过加热或减压的方式释放氢气，
故答案为：＞；c；加热；减压；
（3）①CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1，由盖斯定律可知，②-①得到CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g），△H=-41kJ•mol^-1-（+165kJ•mol^-1）=-206kJ/mol，则热化学方程式为CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol，
故答案为：CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol．

点评 本题为2015年山东高考题30题，涉及化学平衡、热化学反应式、反应热计算及图象分析，把握平衡移动的影响因素、图象中纵横坐标的含义为解答的关键，（2）为解答的难点，侧重分析与应用能力的综合考查，题目难度中等．