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(yīng)生成H2和CO2的熱化學(xué)方程式為___________________。

(2)工業(yè)合成氨的反應(yīng)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(nèi)，10 min時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測 得氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率為60％，則10 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(NH3)=__________mol·L-1·min-1，該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。 欲增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)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(guān)。

圖l所示裝置中陽極的電極反應(yīng)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(xué)按圖3所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后．將玻璃管內(nèi)固體物質(zhì)冷卻后，溶于稀硫酸，充分反應(yīng)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(xué)據(jù)此得出結(jié)論：鐵與水蒸氣反應(yīng)生成FeO和H2。該結(jié)論_____________(填“嚴(yán)密”或“不嚴(yán)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(qiáng)、增加氫氣的濃度、移走氨氣、降溫（答出其中兩項(xiàng)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(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量=10mol×60%=6mol，則10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N2）==0.06mol·L-1·min-1，同一化學(xué)反應(yīng)中同一時間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比， 所以v（NH3）=0.12mol·L-1·min-1；反應(yīng)達(dá)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(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增加反應(yīng)物或減小生成物的濃度或降低溫度都能使反應(yīng)向正反應(yīng)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(yīng)向正反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象知，該反應(yīng)中部分鐵未參加反應(yīng)導(dǎo)致剩余的鐵和鐵離子反應(yīng)生成二價鐵離子，離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+，所以說不嚴(yán)密。