Question

“氫能”將是未來最理想的新能源．
（1）實(shí)驗(yàn)測得，1g氫氣燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出142.9kJ熱量，則氫氣燃燒的熱化學(xué)方程式為

 

．（填序號(hào)）
A．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-142.9kJ?mol^-1
B．H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）；△H=-285.8kJ?mol^-1
C．2H₂+O₂=2H₂O（l）；△H=-571.6kJ?mol^-1
D．H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）；△H=-285.8kJ?mol^-1
（2）某化學(xué)家根據(jù)“原子經(jīng)濟(jì)”的思想，設(shè)計(jì)了如下制備H₂的反應(yīng)步驟
①CaBr₂+H₂O

750℃  .

CaO+2HBr     
②2HBr+Hg

100℃  .

HgBr₂+H₂
③HgBr₂+

 

250℃  .

 

       
④2HgO

500℃  .

2Hg+O₂↑
⑤2H₂+O₂

點(diǎn)燃  .

2H₂O
請(qǐng)你根據(jù)“原子經(jīng)濟(jì)”的思想完成上述步驟③的化學(xué)方程式：

 

．并根據(jù)“綠色化學(xué)”的思想評(píng)估該方法制H₂的主要缺點(diǎn)：

 

．
（3）利用核能把水分解制氫氣，是目前正在研究的課題．如圖1是其中的一種流程，其中用了過量的碘．
完成下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：反應(yīng)①

 

；反應(yīng)②

 

．此法制取氫氣的最大優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（4）目前有科學(xué)家在一定條件下利用水煤氣（CO+H₂）合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）

CuO/ZnO

CH₃OH（g）．甲醇的物質(zhì)的量與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖2所示：
                          
①合成甲醇反應(yīng)，其反應(yīng)熱△H

 

0．（填“＞”、“＜”或“=”）
②其它條件不變，對(duì)處于E點(diǎn)的體系體積壓縮到原來的

1

2

，正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率

 

．（填“加快”、“減慢”、“不變”）重新平衡時(shí)

c(CH3OH)

c(CO)

 

．（填“增大”、“減小”或“不變”）
③據(jù)研究，合成甲醇反應(yīng)體系中通入少量CO₂有利于維持催化劑Cu₂O的量不變，原因是（用化學(xué)方程式表示）

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)燃燒熱概念分析，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量分析判斷；
（2）根據(jù)制備氫氣的過程消耗的能量和使用了重金屬分析
（3）根據(jù)反應(yīng)①②寫出反應(yīng)化學(xué)方程式，根據(jù)制備氫氣的過程使用的物質(zhì)、能量的消耗、環(huán)境的污染污染等方面進(jìn)行分析．
（4）①由甲醇的物質(zhì)的量與反應(yīng)溫度的關(guān)系圖可知溫度越高甲醇的物質(zhì)的量越低來判斷水煤氣合成甲醇的反應(yīng)熱；
②由容積壓縮則壓強(qiáng)增大，利用壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響來分析；
③根據(jù)Cu₂O能被CO還原生成CO₂和Cu，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；

解答：解：（1）1克氫氣燃燒生成液態(tài)水放出142.9kJ熱量，1moL放出的熱量為285.8kJ，燃燒熱的熱化學(xué)方程式中可燃物物質(zhì)的量為1moL，生成穩(wěn)定的氧化物，水的狀態(tài)為液態(tài)．熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
故選B．
（2）根據(jù)原子經(jīng)濟(jì)，可知最終反應(yīng)為：2H₂O═2H₂↑+O₂↑，根據(jù)蓋斯定律將（①+②+③）×2+④，可知反應(yīng)③為HgBr₂+CaO

250℃  .

HgO+CaBr₂；該方法中需要750℃，消耗能量高，且有重金屬污染，
故答案為：HgBr₂+CaO

250℃  .

HgO+CaBr₂；循環(huán)過程需要很高的能量，且使用重金屬汞，產(chǎn)生污染；
（3）由制備氫氣的過程可知，反應(yīng)①發(fā)生的反應(yīng)是：SO₂+I₂+2H₂O

100℃-120℃  .

H₂SO₄+2HI，反應(yīng)②為2H₂SO₄

900℃  .

2H₂O+2SO₂↑+O₂↑，用該法制取氫氣最大的優(yōu)點(diǎn)是：SO₂和I₂循環(huán)使用，避免了污染環(huán)境；
故答為：SO₂+I₂+2H₂O

100℃-120℃  .

H₂SO₄+2HI，2H₂SO₄

900℃  .

2H₂O+2SO₂↑+O₂↑； SO₂和I₂循環(huán)使用，避免了污染環(huán)境．
（4）①由圖可知，500℃比300℃達(dá)平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量小，即升高溫度化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0；
故答案為：＜；
②由其它條件不變，將E點(diǎn)的容積壓縮到原來的1/2，則容積壓縮時(shí)壓強(qiáng)增大，加壓時(shí)正、逆反應(yīng)速率都加快，由水煤氣合成甲醇的反應(yīng)可知，
該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，則加壓時(shí)平衡正向移動(dòng)，甲醇的物質(zhì)的量增大，CO的物質(zhì)的量減小，則c（CH₃OH）/c（CO）增大，
故答案為：加快；增大；
 ③二氧化有利于抑制反應(yīng) Cu₂O+CO

△

2Cu+CO₂向正反應(yīng)方向移動(dòng)，維持Cu₂O的量不變，故答案為：Cu₂O+CO

△

2Cu+CO₂．
故答案為：Cu₂O+CO

△

Cu+CO₂；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了燃燒熱概念，流程分析應(yīng)用，新能源氫能的使用，化學(xué)平衡影響因素分析判斷，難度度不大，在使用新能源時(shí)，應(yīng)避免環(huán)境的污染．