Question

“氫能”將是未來最理想的新能源．
Ⅰ．實驗測得，1g氫氣燃燒生成液態(tài)水時放出142.9kJ熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為

 

．
Ⅱ．某化學家根據(jù)“原子經(jīng)濟”的思想，設計了如下制備H₂的反應步驟：
①CaBr₂+H₂O═CaO+2HBr（反應需750℃）
②2HBr+Hg═HgBr₂+H₂（反應需100℃）
③HgBr₂+

 

═

 

（反應需250℃）
④2HgO═2Hg+O₂（反應需500℃）
請你根據(jù)“原子經(jīng)濟”的思想完成上述步驟③的化學方程式

 

．根據(jù)“綠色化學”的思想評估該方法制氫氣的主要缺點

 

．
Ⅲ．利用核能把水分解制氫氣，是目前正在研究的課題．

上圖是其中的一種流程，其中用了過量的碘．（提示反：應②的產(chǎn)物是O₂、SO₂和H₂O）完成下列化學反應方程式：
反應①

 

；
反應②

 

．
此法制取氫氣的最大優(yōu)點是

 

．
Ⅳ．氫氣通常用生產(chǎn)水煤氣的方法制得．其中CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0．在850℃時，k=1．
（1）若升高溫度到950℃，達到平衡時k

 

（填“大于”“等于”或“小于”）1．
（2）850℃時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0molCO、3.0molH₂O、1.0molCO₂和xmolH₂，則
①當x=5.0時，上述反應向

 

（填“正反應”或“逆反應”）方向進行．
②若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,常見的能量轉(zhuǎn)化形式,化學平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，依據(jù)熱化學發(fā)生的書寫方法寫出，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)，并寫出對應量下的焓變．
Ⅱ、根據(jù)原子經(jīng)濟分析，反應是原材料分子中的原子全部轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，實現(xiàn)零排放．
Ⅲ、根據(jù)反應①寫出反應化學方程式，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行分析．
Ⅳ、（1）反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行；
（2）①計算濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷平衡移動方向；
     ②根據(jù)等效平衡及其移動分析；

解答： 解：Ⅰ、實驗測得，1g氫氣燃燒生成液態(tài)水放出142.9kJ熱量，1mol氫氣2g完全反應生成液態(tài)水放熱為285.5KJ，則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；  
故答案為：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol
Ⅱ、理想的原子經(jīng)濟性反應是原材料分子中的原子全部轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，實現(xiàn)零排放．原子利用率是指反應物中的所有原子進入期望產(chǎn)物中的百分比，綠色化學的特征之一是提高原子用率，盡量達到100%，根據(jù)原子經(jīng)濟，可知最終反應為：2H₂O═2H₂↑+O₂↑，根據(jù)蓋斯定律將（①+②+③）×2+④，可知反應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；
Ⅲ、由制備氫氣的過程可知，反應①發(fā)生的反應是：SO₂+I₂+2H₂O

100-120℃  .

H₂SO₄+2HI，反應②是H₂SO₄分解為了SO₂、O₂和H₂O，故發(fā)生的反應為：2H₂SO₄═2SO₂↑+O₂+2H₂O．用該法制取氫氣最大的優(yōu)點是：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═2SO₂↑+O₂+2H₂O； SO₂和I₂循環(huán)使用，避免了污染環(huán)境；
Ⅳ、（Ⅱ）（1）升高溫度，平衡向吸熱即逆反應方向移動，此時平衡常數(shù)K小于1；
故答案為：小于；
（2）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0，
①850℃時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0molCO、3.0molH₂O、1.0molCO₂和x mol H₂，當x=5.0時，Qc=

5×1

3×1

=1.67＞K=1，說明反應逆向進行；
故答案為：逆反應；
②根據(jù)等效平衡，x=3時，平衡不移動，x＜3時，平衡向正反應方向移動，0≤x＜3；
故答案為：0≤x＜3．

點評：本題考查熱化學方程式的書寫，蓋斯定律的應用，電極反應的書寫，等效平衡，化學平衡計算方法等知識，綜合性強，難度中等．