Question

面对能源与环境等问题，

全球大力发展新能源的同时，还倡导节能减排、低碳经济。请回答下列问题：

Ⅰ、氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

已知：

（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。与反应生成CO₂(g)和的热化学方程式为                               。

（2）电解尿素CO(NH₂)₂的碱性溶液制氢的装置如图所示(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，阳极的电极反应式为                         。

（3）是一种储氢合金。350℃时，与反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。则与反应的化学方程式为            　　　                  。

Ⅱ、碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点。一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生可逆反应：。为模拟该反应，在实验室中准确称取0.508 g碘、0.6992 g金属钨放置于50.0 mL密闭容器中，在一定温度下反应。如图是混合气体中的蒸气的物质的量随时间变化关系的图象，其中曲线I(0～t₂时间段)的反应温度为450 ℃，曲线Ⅱ(从t₂时刻开始)的反应温度为530℃。

（4）该反应是      （填写“放热”或“吸热”）反应。在450℃时，该反应的平衡常数K=   　  。

（5）若保持450℃温度不变，向该容器中再加入0.508 g碘，当再次达到平衡时，反应混合气体中I₂的百分含量         （填“变大”、“不变”或 “变小”）。

（6）若保持450℃温度不变，向该容器中再加入0.002 mol W、0.000 6 mol I₂、0.0054 mol

WI₂，则化学平衡                   （填“正向移动”、“不移动”或“逆向移动”）。

Answer 1

【知识点】盖斯定律、电化学原理、化学平衡的综合应用

【答案解析】（1）CH₄(g)+2H₂O(g)== CO₂(g)+4H₂(g)△H=+165.0kJ·mol^－1（2分）

　 （2）CO(NH₂)₂+8OH^－－6e^－₌₌₌CO+N₂↑+6H₂O（2分）

　（3）2Mg₂Cu+3H₂MgCu₂+3MgH₂（2分）

　（4）放热（2分）　　9（2分）　（5）不变（2分）　　　（6）不移动（2分）

 解析：：（1）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，
由盖斯定律可知，①×2-②可得CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g），
其反应热△H=（+206.2kJ•mol^-1）×2-（+247.4kJ•mol^-1）=+165.0 kJ•mol^-1，
即热化学方程式为CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0 kJ•mol^-1，

（2）由阳极排出液中含有大量的碳酸盐成份，尿素在阳极参与反应，则阳极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-═CO₃^2-+N₂↑+6H₂O；

（3）令金属氢化物为RH_x，金属R的相对分子质量为a，则x/(a+x)=0.77即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH₂，故反应方程式为:2Mg₂Cu+3H₂MgCu₂+3MgH₂；

（4）升高温度，化学平衡向吸热方向移动；升高温度时，WI₂的物质的量减少，所以该反应向逆反应方向移动，即逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应；反应开始时，碘的物质的量为n=0.508g÷254g/mol＝0.002mol，反应达平衡时生成WI₂，需要碘1.80×10^-3mol参加反应，剩余碘0.0002mol，所以平衡时，c（WI₂）=1.80×10⁻³mol÷0.05L=3.6×10^-2mol/L，c（I₂）=0.0002mol÷0.05L=0.004mol/L，K=0.036mol/L÷0.004mol/l=9

（5）该反应是等体反应，假设两个相同的容器达平衡时百分含量相等，温度不变压入同一容器中，增大压强，平衡不移动，故反应混合气体中I₂的百分含量不变。

（6）综上，原平衡时，c（WI₂）=3.6×10^-2mol/L，c（I₂）=0.004mol/L，温度不变，向该容器中再加入0.002 mol W、0.000 6 mol I₂、0.0054 mol WI₂，则c（WI₂）=0.144mol/L，c（I₂）=0.016mol/L，Qc=0.144mol/L÷0.016mol/L=9，故平衡不移动。

【思路点拨】本题考查盖斯定律、原电池的工作原理，学生应学会利用习题中的信息结合所学的知识来解答，掌握平衡常数、平衡移动的影响因素，注意对高考热点的训练。