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27．正 (2)4OH――4e―==2H2O+O2↑ 2Cu2++4e―==2Cu (3)CuO 4g 【查看更多】

近來，制備和利用氫氣這一清潔能源已有多項(xiàng)成果．（1）德國克萊斯公司成功研制了利用甲醇CH₃OH）車載制氫燃料電池工藝，其原理如圖1所示，請觀察此圖回答：

①此堿性燃料電池的正極反應(yīng)式為

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

；
②甲醇與水反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)方程式

CH₃OH+H₂O?3H₂+CO₂

．
（2）美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣，其生產(chǎn)流程如圖2：
①此流程的第II步反應(yīng)為：CO（g）+H₂O（g）

高溫

H₂（g）+CO₂（g），平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表．

溫度/℃	400	500	830	1000
平衡常數(shù)K	10	9	1	0.6

在830℃，n（CO）、n（H₂O）、n（H₂）、n（CO₂）的物質(zhì)的量分別是1、5、2、3投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)開始時(shí)，向

逆

（填正、逆）反應(yīng)方向進(jìn)行．
②若400℃時(shí)，第Ⅱ步反應(yīng)生成l mol氫氣放出的熱量為33.2kJ，第I步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+H₂O（g）=3H₂（g）+CO（g）△H=-103.3kJ?mol^-1 則400℃時(shí)，甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為

CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=-136.5kJ?mol^-1

．
（3）工業(yè)上有一種用CO₂來生產(chǎn)甲醇燃料的方法：
CO₂（g）+3H₂（g）

CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3所示（實(shí)線）．
①a點(diǎn)正反應(yīng)速率

大于

（填大于、等于或小于）逆反應(yīng)速率．
②求平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率

75%

和該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

0.5

．
③僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3虛線所示，曲線I對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是

升高溫度

，曲線II對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是

增大壓強(qiáng)

．

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氨在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，2008年，我國氨產(chǎn)量接近500萬噸．下圖是合成氨的簡要流程．

（1）下表是空氣中部分氣體的沸點(diǎn)．將空氣液化加熱分餾，依據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷，最先氣化得到的氣體是

氦氣

．

氣體名稱	氨氣	氧氣	氦氣	氖氣	氬氣	氪氣	氚氣
沸點(diǎn)/℃	-196	-183	-269	-264	-186	-153	-108

（2）天然氣、重油、煤都可以與水反應(yīng)制得氫氣．下表是某合成氨廠采用不同原料的相對投資和能量消耗．

原料	天然氣	重油	煤
相對投資費(fèi)用	1.0	1.5	2.0
能量消耗/J?t^-1	28×10⁹	38×10⁹	48×10⁹

①依據(jù)上表信息，你認(rèn)為采用

天然氣

為原料最好．
②請寫出甲烷在高溫、催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳的化學(xué)方程式：

CH₄+H₂O

催化劑

.

高溫

CO+3H₂

CH₄+H₂O

催化劑

.

高溫

CO+3H₂

．
③已知C（s）、CO（g）和H₂（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ?mol^-1；
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ?mol^-1；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-484kJ?mol^-1；
試寫出由C于水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成氫氣與一氧化碳的熱化學(xué)方程式

C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131kJ?mol^-1

．
（3）下表是在某種催化劑作用下用體積比為1：3的氮、氫混合氣反應(yīng)應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

NH3含量% 壓強(qiáng)/MPa 溫度/℃	0.1	10	20	30	60	100
200	15.3	81.5	86.4	89.9	95.4	98.8
300	2.2	52.0	64.2	71.0	84.2	92.6
400	0.4	25.1	38.2	47.0	65.2	79.8
500	0.1	10.6	19.1	26.4	42.2	57.5
600	0.05	4.5	9.1	13.8	23.1	31.4

①依據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，合成氨反應(yīng)N₂+3H₂

2NH₃的△H

＜

（填“＞”、“＜”或“無法判斷”）0，請簡要說明理由

相同條件下，升高溫度，NH₃含量減小，平衡左移，逆反應(yīng)吸熱，正反應(yīng)放熱

；
②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)

c(N2)?c3(H2)

．
③在300℃、10MPa下，合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的體積是反應(yīng)開始時(shí)的

0.66

倍．

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(10分)Ⅰ.（1分Ⅰ）除去氣態(tài)原子中的一個(gè)電子使之成為氣態(tài)+1價(jià)陽離子時(shí)所需外界提供的能量叫做該元素的第一電離能。下圖是周期表中短周期的一部分，其中第一電離能最小的元素是_______. （填字母）

Ⅱ.（6分）德國和美國科學(xué)家首先制出由20個(gè)碳原子組成的

空心籠狀分子C₂₀，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成（如圖）。請回答:

C₂₀分子共有_______個(gè)正五邊形，共有_______條棱邊，C₂₀晶體屬于_______ (填晶體類型).

Ⅲ. （3分）晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單元稱之為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。

（1）晶體中每個(gè)Na⁺同時(shí)吸引著______個(gè)Cl^-，每個(gè)Cl^-同時(shí)吸引著_______個(gè)Na⁺。

（2）晶體中在每個(gè)Cl^-周圍與它最接近且距離相等

的Cl^-共有________個(gè)。

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(10分)Ⅰ.（1分Ⅰ）除去氣態(tài)原子中的一個(gè)電子使之成為氣態(tài)+1價(jià)陽離子時(shí)所需外界提供的能量叫做該元素的第一電離能。下圖是周期表中短周期的一部分，其中第一電離能最小的元素是_______. （填字母）

Ⅱ.（6分）德國和美國科學(xué)家首先制出由20個(gè)碳原子組成的

空心籠狀分子C₂₀，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成（如圖）。請回答:

C₂₀分子共有_______個(gè)正五邊形，共有_______條棱邊，C₂₀晶體屬于_______ (填晶體類型).

Ⅲ. （3分）晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單元稱之為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。

（1）晶體中每個(gè)Na⁺同時(shí)吸引著______個(gè)Cl^-，每個(gè)Cl^-同時(shí)吸引著_______個(gè)Na⁺。

（2）晶體中在每個(gè)Cl^-周圍與它最接近且距離相等

的Cl^-共有________個(gè)。

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(10分)Ⅰ.（1分Ⅰ）除去氣態(tài)原子中的一個(gè)電子使之成為氣態(tài)+1價(jià)陽離子時(shí)所需外界提供的能量叫做該元素的第一電離能。下圖是周期表中短周期的一部分，其中第一電離能最小的元素是_______. （填字母）

Ⅱ.（6分）德國和美國科學(xué)家首先制出由20個(gè)碳原子組成的
空心籠狀分子C₂₀，該籠狀結(jié)構(gòu)是由許多正五邊形構(gòu)成（如圖）。請回答:

C₂₀分子共有_______個(gè)正五邊形，共有_______條棱邊，C₂₀晶體屬于_______ (填晶體類型).
Ⅲ. （3分）晶體具有規(guī)則的幾何外形，晶體中最基本的重復(fù)單元稱之為晶胞。NaCl晶體結(jié)構(gòu)如圖所示。

（1）晶體中每個(gè)Na⁺同時(shí)吸引著______個(gè)Cl^-，每個(gè)Cl^-同時(shí)吸引著_______個(gè)Na⁺。
（2）晶體中在每個(gè)Cl^-周圍與它最接近且距離相等
的Cl^-共有________個(gè)。

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