隨著化石能源的減少，新能源的開發(fā)利用日益迫切．
（1）Bunsen熱化學循環(huán)制氫工藝由下列三個反應組成：
SO2（g）+I2（g）+2H2O（g）=2HI （g）+H2SO4（l）△H=a kJ?mol-1
2H2SO4（l）=2H2O（g）+2SO2（g）+O2（g）△H=b kJ?mol-1
2HI（g）=H2（g）+I2（g）△H=c kJ?mol-1
則：2H2O（g）=2H2（g）+O2（g）△H=
 
kJ?mol-1
（2）甲醇制氫有以下三個反應：
CH3OH（g）=CO（g）+2H2（g）△H=+90.8kJ?mol-1 Ⅰ
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-43.5kJ?mol-1 Ⅱ
CH3OH（g）+
12
O2（g）=CO2（g）+2H2（g）△H=-192.0kJ?mol-1 Ⅲ
①當CH3OH（g）、O2（g）、H2O（g）總進料量為1mol時，且n（CH3OH）：n（H2O）：n（O2）=0.57：0.28：0.15，在0.1MPa、473～673K溫度范圍內，各組分的平衡組成隨溫度變化的關系曲線見圖．（圖中Yi表示各氣體的體積分數(shù)，氧氣的平衡濃度接近0，圖中未標出）．下列說法正確的是
 
．
A．在0.1MPa、473～673K溫度范圍內，甲醇有很高的轉化率
B．溫度升高有利于氫氣的制備
C．尋找在較低溫度下的催化劑在本制氫工藝中至關重要
②已知反應Ⅱ在T1℃時K=1，向恒容的密閉容器中同時充入1.0mol CO、3.0molH2O，達到平衡時CO的轉化率為
 
．在反應達到平衡后再向其中加入1.0mol CO、1.0mol H2O、1.0mol CO2和1.0mol H2，此時該反應的v正
 
v逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）一種以甲醇作燃料的電池示意圖見圖．寫出該電池放電時負極的電極反應式：
 
．
（4）LiBH4有很高的燃燒熱，可做火箭的燃料，寫出其燃燒反應的化學方程式：
 
．精英家教網(wǎng)
分析：（1）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（2）①A、依據(jù)圖象分析甲醇體積分數(shù)很小，說明轉化率高；
B、生成氫氣的反應Ⅱ、Ⅲ都是放熱反應，升溫反應逆向進行，氫氣量減小；
C、低溫有利于氫氣生成，但反應速率小，尋找催化劑可以提高反應速率；
②反應ⅡCO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-43.5kJ?mol-1 ，依據(jù)平衡三段式列式計算轉化率，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向；
（3）燃料電池中燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應，電解質是熔融金屬氧化物，甲醇失電子生成二氧化碳；
（4）燃料燃燒生成氧化物和水，依據(jù)原子守恒配平寫出．
解答：解：（1）①SO2（g）+I2（g）+2H2O（g）=2HI （g）+H2SO4（l）△H=a kJ?mol-1
②2H2SO4（l）=2H2O（g）+2SO2（g）+O2（g）△H=b kJ?mol-1
③2HI（g）=H2（g）+I2（g）△H=c kJ?mol-1
依據(jù)蓋斯定律①×2+②+③×2得到2H2O（g）=2H2（g）+O2（g）△H=（2a+b+2c）KJ/mol，故答案：（2a+b+2c）；
（2）①A、依據(jù)圖象分析，在0.1MPa、473～673K溫度范圍內甲醇體積分數(shù)很小，說明轉化率高，故A正確；
B、生成氫氣的反應Ⅱ、Ⅲ都是放熱反應，升溫反應逆向進行，氫氣量減小，故B錯誤；
C、低溫有利于氫氣生成，但反應速率小，尋找催化劑可以提高反應速率，尋找在較低溫度下的催化劑在本制氫工藝中至關重要，故C正確：
故答案為：AC；　　
②依據(jù)化學平衡三段式計算列式得到，設CO反應量為x，氣體體積為v
                  CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）
起始量（mol）     1       3        0        0
變化量（mol）    x        x         x       x
平衡量（mol）  1-x      3-x        x        x
K=
n(co2)
V
×
n(H2)
V
n(CO)
V
×
n(H2O)
V
=
x2
(1-x)(3-x)
=1
x=0.75
CO轉化率=75%；
平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨濃度改變，反應達到平衡后再向其中加入1.0mol CO、1.0mol H2O、1.0mol CO2和1.0mol H2，則
      CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）
1-0.75+1  3-0.75+1   0.75+1    0.75+1
Qc=
1.752
1.25×3.25
=0.75＜K，反應正向進行，正反應速率＞逆反應速率，
故答案為：75%；＞；
（3）甲醇作燃料的電池示意圖中電解質是金屬氧化物，甲醇失電子結合氧離子生成二氧化碳，結合電子守恒原子守恒寫出負極電極反應為：CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O，
故答案為：CH3OH-6e-+3O2-=CO2↑+2H2O；
（4）LiBH4有很高的燃燒熱，可做火箭的燃料，燃燒生成氧化物和水，反應的化學方程式為：2LiBH4+4O2
 點燃 
.
 
Li2O+B2O3+4H2O，故答案為：2LiBH4+4O2
 點燃 
.
 
Li2O+B2O3+4H2O．
點評：本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，化學平衡影響因素的分析判斷，三段式計算的應用，平衡常數(shù)計算與計算分析，原電池電極反應書寫方法，題目難度中等．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中化學 來源：2013-2014學年山西省高三下學期第一次月考化學試卷（解析版） 題型：填空題

隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前，消除大氣污染有多種方法。

Ⅰ．處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)? △H1＝－574kJ·mol­－1

CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)??? △H2

CH4(g)+2NO2 (g)＝N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)????? △H3＝－867kJ·mol－1

則△H2＝???????????????? 。

Ⅱ．化石燃料的燃燒、含硫金屬礦石的冶煉和硫酸的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的SO2是大氣中SO2的主要來源。（1）將煤轉化為水煤氣是將煤轉化為潔凈燃料的方法之一，反應為??? C(s) + H2O(g)＝ CO(g) + H2(g)，

該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K＝???????????????????? 。 800℃時，將1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容積為1L的容器中，發(fā)生反應：CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)，反應過程中各物質的濃度如右圖t1前所示變化。若保持溫度不變，t2時再向容器中充入CO、H2各1mol，平衡將????? 移動（填“向左”、 “向右”或“不”）。t2時，若改變反應條件，導致H2濃度發(fā)生如右圖t2后所示的變化，則改變的條件可能是??????? （填符號）。

a加入催化劑 ???? b降低溫度?? ? c縮小容器體積 ???? d減少CO2的量

（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO2降低環(huán)境污染，同時又能制得氫氣，具體流程如下：

①用離子方程式表示反應器中發(fā)生的反應???????????????????????? 。

②用化學平衡移動的原理分析，在 HI分解反應中使用膜反應器分離出H2的目的是??????????????? 。

Ⅲ．開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。DMFC工作原理如圖所示：

通入a氣體的電極是原電池的? ??? （填“正”或“負”），

其電極反應式為? ??? ???? ????? 。

 

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源：2014屆江蘇省無錫市高三上學期期中調研考試化學試卷（解析版） 題型：填空題

隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前，消除大氣污染有多種方法。

Ⅰ．處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H1＝－574kJ·mol­－1

CH4(g)+4NO(g)＝2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    △H2

CH4(g)+2NO2 (g)＝N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)      △H3＝－867kJ·mol－1

則△H2＝                  。

Ⅱ． 化石燃料的燃燒、含硫金屬礦石的冶煉和硫酸的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的SO2是大氣中SO2的主要來源。（1）將煤轉化為水煤氣是將煤轉化為潔凈燃料的方法之一，反應為C(s) + H2O(g)＝ CO(g) + H2(g)，

該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K＝                     。 800℃時，將1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容積為1L的容器中，發(fā)生反應：CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g)，反應過程中各物質的濃度如右圖t1前所示變化。若保持溫度不變，t2時再向容器中充入CO、H2各1mol，平衡將      移動（填“向左”、 “向右”或“不”）。t2時，若改變反應條件，導致H2濃度發(fā)生如圖t2后所示的變化，則改變的條件可能是        （填符號）。

a加入催化劑       b降低溫度       c縮小容器體積        d減少CO2的量

（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO2降低環(huán)境污染，同時又能制得氫氣，具體流程如下：

①用離子方程式表示反應器中發(fā)生的反應                         。

②用化學平衡移動的原理分析，在 HI分解反應中使用膜反應器分離出H2的目的是                。

Ⅲ．開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。DMFC工作原理如圖所示：

通入a氣體的電極是原電池的      極（填“正”或“負”），其電極反應式為                   。

 

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源：同步題 題型：填空題

能源已經(jīng)成為掣肘全球經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，資源對經(jīng)濟發(fā)展的制約作用也越來越大。隨著化石能源的日漸減少，各國都在積極開發(fā)新能源。美國智能能量公司生產(chǎn)出世界首輛氫動力摩托車于2005年6 月在舊金山展出。有人測算2 g H2充分燃燒后約放出熱量286 kJ，1 000 g汽油充分燃燒后約放出熱量46000 kJ。氫氣被公認為是替代礦物燃料的理想能源。試簡述氫氣作為能源的3個主要優(yōu)點：
(1)____________ (2)________________ (3)________________

查看答案和解析>>

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

隨著大氣污染的日趨嚴重，國家擬于“十二五”期間，將二氧化硫(SO2)排放量減少8%，氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前，消除大氣污染有多種方法。

Ⅰ．處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H1=－574kJ·mol­－1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    △H2

CH4(g)+2NO2 (g)= N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)      △H3=－867kJ·mol－1

則△H2=                 。

Ⅱ． 化石燃料的燃燒、含硫金屬礦石的冶煉和硫酸的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的SO2是大氣中SO2的主要來源。

（1）      將煤轉化為水煤氣是將煤轉化為潔凈燃料的方法之一，反應為

C(s) + H2O(g) == CO(g) + H2(g)

該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=                     。

     800℃時，將1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容積為1L的容器中，發(fā)生反應：CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)，反應過程中各物質的濃度如右圖t1前所示變化。若保持溫度不變，t2時再向容器中充入CO、H2各1mol，平衡將      移動（填“向左”、 “向右”或“不”）。t2時，若改變反應條件，導致H2濃度發(fā)生如右圖t2后所示的變化，則改變的條件可能是        （填符號）。

a加入催化劑　  b降低溫度　  c縮小容器體積　  d減少CO2的量

（2）碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO2降低環(huán)境污染，同時又能制得氫氣，具體流程如下：

 


①用離子方程式表示反應器中發(fā)生的反應                         。

②用化學平衡移動的原理分析，在 HI分解反應中使用膜反應器分離出H2的目的是                                                                  。

Ⅲ．開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。直接甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關注。DMFC工作原理如圖所示：

                                                         

通入a氣體的電極是原電池的      極（填“正”或“負”），其電極反應式為       。                   

查看答案和解析>>

同步練習冊答案