Question

【题目】（一）十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘(C10H18)→四氢萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脱氢过程释放氢气。已知：ΔH1＞ΔH2＞0

C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1

C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2

请回答：

（1）则C10H8(l)＋5H2(g)C10H18(l) ΔH3=___________。

（2）有利于提高上述反应平衡转化率的条件是：___________。

A.高温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.低温高压

（3）研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，升高温度带来高压，该条件下也可显著释氢，理由是：_______________________________。

（4）温度335℃时，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘（1.00mol）催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2（以物质的量分数计）随时间的变化关系，如下图所示。

在8h时，反应体系内氢气的量为：_________ mol（忽略其他副反应）。

②已知反应过程中的能量变化如图所示，x1显著低于x2的原因是：_________________________。

（二）科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOH—KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250℃和常压下可实现电化学合成氨。

（5）阴极区发生的变化可视为按两步进行。先发生的电极反应式为：________________________，随后发生反应：2Fe+3H2O+N2==2NH3+Fe2O3。

Answer 1

【答案】 -（ΔH1+ΔH2） C 温度升高加快反应速率，温度升高使平衡正向移动的作用大于压强增大使平衡逆向移动的作用 1.951 反应2的活化能比反应1的小，催化剂显著降低了反应2的活化能，反应生成的C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2 Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-

【解析】(1)①C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1，②C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2，根据盖斯定律，将①+②得：C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2，则C10H8(l)＋5H2(g)C10H18(l) ΔH3=-(ΔH1+ΔH2)，故答案为：-(ΔH1+ΔH2)；

(2)ΔH1＞ΔH2＞0，则ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0，则C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0。A.增大压强平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，故A错误；B.降低温度，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，故B错误；C. 升高温度，平衡正向移动，降低压强，平衡正向移动，均有利于提高平衡转化率，故C正确； D. 降低温度，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，故D错误；故选C；

(3)根据反应方程式C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0。温度升高加快反应速率，温度升高使平衡正向移动的作用大于压强增大使平衡逆向移动的作用，平衡仍然正向移动，释放出氢气，故答案为：温度升高加快反应速率，温度升高使平衡正向移动的作用大于压强增大使平衡逆向移动的作用；

(4)①在8h时，C10H8的产率为0.374，则n(C10H8)=0.374×1.00mol=0.374mol，C10H12的产率为0.027，则n(C10H8)=0.027×1.00mol=0.027mol，根据C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) 和C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g)可知，生成的氢气的物质的量=0.027mol×3+0.374mol×5=1.951mol，故答案为：1.951；

②根据图像，反应2的活化能比反应1的小，催化剂显著降低了反应2的活化能，反应生成的C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2，故答案为：反应2的活化能比反应1的小，催化剂显著降低了反应2的活化能，反应生成的C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2；

(5)以H2O和N2为原料，熔融NaOH—KOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250℃和常压下合成氨。阴极区发生还原反应，根据随后发生反应：2Fe+3H2O+N2==2NH3+Fe2O3，由于纳米Fe2O3作催化剂，说明阴极区首先发生Fe2O3得到电子的反应生成铁，电极反应式为Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，故答案为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；