【題目】合金貯氫材料具有優(yōu)異的吸放氫性能,在配合氫能的開發(fā)中起到重要作用。

(1)一定溫度下,某貯氫合金(M)的貯氫過程如圖所示,縱軸為平衡時氫氣的壓強(p),橫軸表示固相中氫原子與金屬原子的個數(shù)比(H/M)。在OA段,氫溶解于M中形成固溶體MHx,隨著氫氣壓強的增大,H/M逐慚增大;在AB段,MH與氫氣發(fā)生氫化反應生成氫化物MHy,氫化反應方程式為:zMHx(s)+H2(g)zMHy(s) △H1(I);B點,氫化反應結(jié)束,進一步增大氫氣壓強,H/M幾乎不變。

反應(I)的焓變△H_______0(填“>”“<”或“=”)。

反應(I)中z=___________(用含x和y的代數(shù)式表示)。

溫度為T1時,2g某合金4min內(nèi)吸收氫氣240mL,吸氫速率v=________mLg1min1

(2)當反應(I)處于圖中a點時,保持溫度不變,向恒容體系中通入少量氫氣,達到平衡后反應(I)可能處于圖中的_______點(填“b”“c”或“d”),該貯氫合金可通過______或_______的方式釋放氫氣。η表示單位質(zhì)量貯氫合金在氫化反應階段的最大吸氫量占其總吸氫量的比例,則溫度為T1、T2時,η(T1)___ _______η(T2)(填“>”“<”或“=”)。

【答案】(10分)

(1)<(1分); 2/(y—x) (2分);30(2分)

(2)c(2分);加熱(1分) 減壓(1分);>(1分)

【解析】

試題分析:

(1) 氫化反應方程式為zMHx(s)+H2(g)zMHy(s),根據(jù)氫原子守恒可得zx+2=zy,解得z=2/(y—x);吸氫速率v=240mL÷2g÷4min=30 mLg-1min-1;因為T1<T2,T2時氫氣的壓強大,說明升溫向生成氫氣的方向移動,逆反應為吸熱反應,所以正反應為放熱反應,則△H(Ⅰ)< 0。

(2)處于圖中a點時,保持溫度不變,向恒容體系中通入少量氫氣,氫氣壓強的增大,H/M逐慚增大,即a在AB段,加入的少量氫氣反應生成固體,壓強不變,所以恒容體系中加入少量氫氣后應為c點;根據(jù)平衡移動原理,可以通過加熱,使溫度升高或減小壓強使平衡向左移動,釋放氫氣;根據(jù)圖像可知,橫坐標相同,即氫原子與金屬原子的個數(shù)比相同時,T2時氫氣的壓強大,說明T2時吸氫量少,則η(T1)>η(T2)。

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(2)已知2SO2(g)+O2(g) = 2SO3(g) ΔH=-197 kJ/mol,相同溫度和壓強條件下,4molSO2和2molO2充入容器中反應至平衡時放出的能量為Q KJ,則Q 394KJ(填“>”“<”或“=”)

II.甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景。工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇:

反應I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1

反應II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2

下表所列數(shù)據(jù)是反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)

溫度

250

300

350

K

2.041

0.270

0.012

(1)由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH2 0(填“>”、“<”或“=”),

(2)若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是 ,

A.升高溫度

B.將CH3OH(g)從體系中分離

C.使用合適的催化劑

D.恒溫恒容充入He,使體系總壓強增大

E.按原比例再充入 CO H2

(3)某溫度下,將2 mol CO和6 mol H2充入2L的恒容密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.2 mol·L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為 ,此時的溫度為 (從上表中選擇);

(4)恒溫下,1mol CO和nmol H2在一個容積可變的密閉容器中反應達到平衡后,生成a molCH3OH.若起始時放入3molCO+3nmolH2,則達平衡時生成CH3OH_______mol。

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