Question

【題目】氫氣是一種清潔能源，又是合成氨工業(yè)的重要原料。

(1)已知：CH4(g)+H2O==CO+3H2(g) △H=206.2 kJ·mol-1。

CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g) △H=247.4 kJ·mol-1

甲烷和H2O(g)反應生成H2和CO2的熱化學方程式為___________________。

(2)工業(yè)合成氨的反應原理為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4 kJ·mol-1。

某溫度下，把10 mol N2與28 mol H2置于容積為10 L的密閉容器內，10 min時反應達到平衡狀態(tài)，測 得氮氣的平衡轉化率為60％，則10 min內該反應的平均速率v(NH3)=__________mol·L-1·min-1，該溫度下該反應的平衡常數(shù)K=________。 欲增大氮氣的平衡轉化率，可采取的措施有_____________、____________等(共寫兩條措施即可，每空一條)。

(3)下圖所示裝置工作時均與H2有關。

圖l所示裝置中陽極的電極反應式為______________。

②圖2所示裝置中，通入H2的管口是_____________(選填字母代號)。

③某同學按圖3所示裝置進行實驗，實驗結束后．將玻璃管內固體物質冷卻后，溶于稀硫酸，充分反應后，滴加KSCN溶液。溶液不變紅，再滴入新制氯水，溶液變?yōu)榧t色。該同學據(jù)此得出結論：鐵與水蒸氣反應生成FeO和H2。該結論_____________(填“嚴密”或“不嚴密”)，你的理由是(用離子方程式和必要的文字說明)______________________。

Answer 1

【答案】

（1） CH4（g）+2H2O（g）===CO2（g）+4H2（g） ΔH =+165.0 kJ·mol-1

（2） 0.12， 3.6 mol-2·L2 ，

增大壓強、增加氫氣的濃度、移走氨氣、降溫（答出其中兩項即可）

【解析】

試題分析：（1）CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJ/mol①

CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4kJ/mol②

將方程式①×2－②得CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kJ/mol。

（2）轉化的氮氣的物質的量=10mol×60%=6mol，則10min內的平均反應速率v（N2）==0.06mol·L-1·min-1，同一化學反應中同一時間段內各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比， 所以v（NH3）=0.12mol·L-1·min-1；反應達到平衡狀態(tài)時，c(N2)==0.4mol/L，c(H2)==1mol/L，c(NH3)===1.2mol/L，z則K==3.6(mol/L)-2。

該反應是一個反應前后氣體體積減小的放熱反應，增加反應物或減小生成物的濃度或降低溫度都能使反應向正反應方向移動，所以增加氫氣的濃度或分離出氨氣或降溫都能使該反應向正反應方向移動。

（3）①陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應式為：MnO42－－e－=MnO4－。②氫氧燃料堿性電池中，氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，圖片中氫氧根離子向d電極移動，說明d電極上是氫氣。③鐵和水蒸氣在高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣，根據(jù)反應現(xiàn)象知，該反應中部分鐵未參加反應導致剩余的鐵和鐵離子反應生成二價鐵離子，離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+，所以說不嚴密。