Question

（2012?武漢模擬）氫氣的制取、儲存和利用一直是化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點．

（1）H₂O熱分解可以得到H₂，高溫下水分解體系中主要氣體的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖1所示．圖1中
A、B表示的粒子依次是

氫原子、氧原子

．A、B 重新生成水時的活化能

=

0 （填“＞”、“＜”、或“=”）；
（2）鎳氫堿性電池已廣泛應(yīng)用于各種電器的供電，其中LaNi₅有良好的儲氫能力，其最大儲氫量達到6.02
×10²²個氫原子/cm³，則每立方厘米LaNi₅吸附氫氣的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為

1120

mL；
用固體LaNi₅H₆（各元素的化合價均可看作零）作負(fù)極反應(yīng)物，該鎳氫堿性電池放電時，負(fù)極電極反應(yīng)式為

LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaN₅+6H₂O

；
（3）有人設(shè)想利用H₂實現(xiàn)碳循環(huán)，有關(guān)反應(yīng)原理為：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol．一定溫度下，在容積為1L的密閉容中，沖入1mol CO₂和3molH₂，測得CO₂和 CH₃OH（g）的濃度隨時間的變化如圖2所示．
①前10min CO₂的平均反應(yīng)速率為

CO₂

；
②該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)為

0.075mol/（L?min）

；
③為了提高CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率可采取的措施是

CE

（填選項字母）．
A．升高溫度
B．恒溫恒容下再充入CO₂
C．將CH₃OH（g）從體系中分離出來
D．更換催化劑
E．恒溫恒容下再充入 1mol CO₂和3molH₂．

Answer 1

分析：（1）由圖可知，水的分解化學(xué)鍵斷裂先生成H原子與O原子，氫原子結(jié)合生成氫氣，氧原子結(jié)合生成氧氣，由水的分子式可知氫原子物質(zhì)的量是氧原子2倍；根據(jù)是否斷裂化學(xué)鍵判斷其活化能；
（2）根據(jù)氫原子個數(shù)計算氫氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=nVm計算其體積；負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）①根據(jù)v=

△c

△t

計算；
②根據(jù)平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

計算；
③該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，降低溫度、增大壓強、增大氫氣的量或減少生成物的量都增大二氧化碳的轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）由圖可知，水的分解化學(xué)鍵斷裂先生成H原子與O原子，氫原子結(jié)合生成氫氣，氧原子結(jié)合生成氧氣，由水的分子式可知氫原子物質(zhì)的量是氧原子2倍，故A為氫原子、B為氧原子；
氧原子和氫原子生成水時不需要斷裂化學(xué)鍵，所以其活化能=0，
故答案為：氫原子、氧原子；=；
（2）含有6.02×10²²個氫原子的氫氣的物質(zhì)的量=

6.02×1022

2×6.02×1023/mol

=0.05mol，
標(biāo)況下氫氣的體積=0.05mol×22.4L/mol=1.12L=1120mL；
負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaN₅+6H₂O，
故答案為：1120；LaNi₅H₆+6OH^--6e^-═LaN₅+6H₂O；
（3）①根據(jù)圖象知，二氧化碳的反應(yīng)速率=

(1.00-0.25)mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），
故答案為：0.075mol/（L?min）；
②根據(jù)反應(yīng)方程式知，平衡時c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，c（CO₂）=0.25mol/L，根據(jù)甲醇和氫氣的關(guān)系式知，平衡時氫氣濃度=3mol/L-3×0.75mol/L=0.75mol/L，
平衡常數(shù)K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×(0.75)3

=

16

3

，
故答案為：

16

3

；
③該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，降低溫度、增大壓強、增大氫氣的量或減少生成物的量都增大二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，
故選：CE．

點評：本題考查了較綜合，涉及平衡移動、化學(xué)平衡常數(shù)的計算等知識點，根據(jù)平衡移動影響因素、平衡常數(shù)的定義等知識點來分析解答即可，易錯題為（1），注意活化能的含義，為易錯點．