Question

氫氣是一種清潔能源，又是合成氨工業(yè)的重要原料．
（1）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；甲烷和H₂O（g）反應(yīng)生成H₂和CO₂的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為：N₂（g）+3H₂（g）f 2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．
某溫度下，把10mol N₂與28mol H₂置于容積為10L的密閉容器內(nèi)，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率為60%，則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（H₂）=

 

mol?L^-1?min^-1，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．欲增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率，可采取的措施有

 

（寫(xiě)一種措施即可）．
（3）如圖所示裝置工作時(shí)均與H₂有關(guān)．

①圖1所示裝置中陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

 

．
②圖2所示裝置中，通入H₂的管口是

 

（選填字母代號(hào)）．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式的焓變，并書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式；
（2）化學(xué)反應(yīng)速率v=

△c

△t

來(lái)計(jì)算，根據(jù)三行式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，K=產(chǎn)物平衡濃度系數(shù)次冪之積和反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪之積的比值，增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率，化學(xué)平衡要正向移動(dòng)；
（3）①陽(yáng)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
②根據(jù)氫氧根離子的移動(dòng)方向及氫氣的反應(yīng)判斷氫氣所在的電極．

解答： 解：（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
結(jié)合蓋斯定律①×2-②得到CH₄（g）與H₂O（g）反應(yīng)生成CO₂（g）和H₂（g）的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1．
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始濃度：1        2.8      0
變化濃度：0.6       1.8      1.2
平衡濃度：0.4      1.0        1.2
則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（H₂）=

1.8mol/L

10min

=0.18mol/（L?min），K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

=

1．22

0.4×1．03

=3.6，欲增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率，可以增加氫氣的物質(zhì)的量，或是降低溫度等，
故答案為：0.18；3.6；增加氫氣的物質(zhì)的量（降低溫度）．
（3）①陽(yáng)極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
故答案為：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
②氫氧燃料堿性電池中，氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，圖片中氫氧根離子向d電極移動(dòng)，說(shuō)明d電極上是氫氣．
故答案為：d．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查學(xué)生熱化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率的平衡的計(jì)算以及平衡的移動(dòng)等方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度中等．