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  氢气是一种理想的“绿色能源”,对废气进行脱碳处理可实现绿色环保、废物利用;利用氢能需要选择合适的储氢材料.目前正在研究和使用的储氢材料有镁系合金、稀土系合金等.Ⅰ.脱

  氢气是一种理想的“绿色能源”,对废气进行脱碳处理可实现绿色环保、废物利用;利用氢能需要选择合适的储氢材料.目前正在研究和使用的储氢材料有镁系合金、稀土系合金等.

  Ⅰ.脱碳:向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:

  CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(l)+H2O(l)

  ①该反应自发进行的条件是___(填“低温”、“高温”或“任意温度”)

  ②下列叙述不能说明此反应达到平衡状态的是___.

  a、混合气体的平均式量保持不变

  b、CO2和H2的体积分数保持不变

  c、CO2和H2的转化率相等

  d、混合气体的密度保持不变

  e、1mol CO2参加反应的同时有3mol H-H键生成

  ③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6CO2的浓度随时间的变化.

  Ⅱ.(1)已知:

  Mg(s)+H2(g)═MgH2(s)△H═-74.5kJ•mol-1

  Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(s)△H═-64.4kJ•mol-1

  Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H═___ kJ•mol-1

  (2)储氢材料Mg(AlH4)2在110~200℃的反应为:Mg(AlH4)2═MgH2+2Al+3H2↑.

  反应中每转移3mol电子时,产生的H2在标准状况下的体积为___L.

  (3)镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物:LaNi5(s)+3H2(g)⇌LaNi5H6(s)△H<0,欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动原理,可改变的条件是___(填字母编号).

  a.增加LaNi5H6(s)的量

  b.升高温度

  c.减小压强

  d.使用催化剂

  (4)储氢还可借助有机物,如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢:

  ①某温度下,向恒容密闭容器中加入环己烷,起始浓度为amol•L-1,平衡时苯的浓度为b mol•L-1,该反应的平衡常数K=___(用含a、b的代数式表示).

  ②一定条件下,如图装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其它有机物).

  A是电源的___极(填“正”或“负”);电解过程中产生的气体F为___(填化学式):电极D上发生的电极反应为___.

1回答
2020-12-22 23:40
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吕良全

  Ⅰ.①)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l),熵变△S<0,则反应焓变△H<0,低温下满足△H-T△S<0;

  故答案为:低温;

  ②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l),

  a、混合气体的平均式量始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故a错误;

  b、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照1:3反应,所以过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变,故b错误;

  c、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照1:3反应,CO2和H2的转化率始终相等,不能确定反应是否达到平衡状态,故c错误;

  d、反应物是气体,生成物是液体,混合气体的密度保持不变,说明反应达到平衡状态,故d正确;

  e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂,说明正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,故e正确;

  故答案为:abc;

  ③在t2时将容器容积缩小一倍,压强增大,二氧化碳浓度增大,平衡正向进行,随后减小,t3时达到平衡,t4时降低温度,平衡正向进行,二氧化碳减小,反应速率减小,t5时达到平衡;

  图象t2起点二氧化碳浓度突然增大为1mol/L,随反应进行减小,图中t3 到t4终点平衡线在0.5的线上,t4t4以后在0.5线以下,但不能到横坐标线上且有平衡线段,图象为:

  ;

  故答案为:;

  Ⅱ.(1)已知:①Mg(s)+H2(g)═MgH2(s)△H1=-74.5kJ•mol-1

  ②Mg2Ni(s)+2H2(g)═Mg2NiH4(s)△H2=-64.4kJ•mol-1

  由盖斯定律②-2×①得到Mg2Ni(s)+2MgH2(s)═2Mg(s)+Mg2NiH4(s)△H3=+84.6KJ/mol;

  故答案为:+84.6;

  (2)储氢材料Mg(AlH4)2在110℃-200℃的反应为:Mg(AlH4)2=MgH2+2Al+3H2↑,从方程式可知反应中每转移6mol电子时生成3mol,所以反应中每转移3mol电子时产生的H2的物质的量为1.5,生成氢气33.6L;

  故答案为:33.6;

  (3)欲使LaNi5H6 (s)释放出气态氢,则平衡向逆向移动,由LaNi5(s)+3H2(g)⇌LaNi5H6(s)△H<0为气体减小的放热反应,所以可以升高温度或降低压强,平衡向逆向移动;

  故答案为:bc;

  (4)①环己烷的起始浓度为amol•L-1,平衡时苯的浓度为bmol•L-1,同一容器中各物质反应的物质的量浓度之比等于其计量数之比,所以根据方程式知,环己烷的平衡浓度为(a-b)mol/L,氢气的浓度为3bmol/L,则平衡常数K=c(苯)•c

2020-12-22 23:41:19

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