Question

氢气是一种清洁能源，又是合成氨工业的重要原料．
（1）已知：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=206.2kJ?mol^-1；CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4kJ?mol^-1；甲烷和H₂O（g）反应生成H₂和CO₂的热化学方程式为

 

．
（2）工业合成氨的反应原理为：N₂（g）+3H₂（g）f 2NH₃（g）△H=-92.4kJ?mol^-1．
某温度下，把10mol N₂与28mol H₂置于容积为10L的密闭容器内，10min时反应达到平衡状态，测得氮气的平衡转化率为60%，则10min内该反应的平均速率v（H₂）=

 

mol?L^-1?min^-1，则该温度下该反应的平衡常数K=

 

．欲增大氮气的平衡转化率，可采取的措施有

 

（写一种措施即可）．
（3）如图所示装置工作时均与H₂有关．

①图1所示装置中阳极的电极反应式为

 

．
②图2所示装置中，通入H₂的管口是

 

（选填字母代号）．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式的焓变，并书写热化学方程式；
（2）化学反应速率v=

△c

△t

来计算，根据三行式计算化学平衡常数，K=产物平衡浓度系数次幂之积和反应物平衡浓度系数次幂之积的比值，增大氮气的平衡转化率，化学平衡要正向移动；
（3）①阳极上失电子发生氧化反应；
②根据氢氧根离子的移动方向及氢气的反应判断氢气所在的电极．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=-247.4kJ?mol^-1
结合盖斯定律①×2-②得到CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO₂（g）和H₂（g）的热化学方程式为：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+659.8kJ?mol^-1．
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
初始浓度：1        2.8      0
变化浓度：0.6       1.8      1.2
平衡浓度：0.4      1.0        1.2
则10min内该反应的平均速率v（H₂）=

1.8mol/L

10min

=0.18mol/（L?min），K=

c2(NH3)

c(N2)c3(H2)

=

1．22

0.4×1．03

=3.6，欲增大氮气的平衡转化率，可以增加氢气的物质的量，或是降低温度等，
故答案为：0.18；3.6；增加氢气的物质的量（降低温度）．
（3）①阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
故答案为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-；
②氢氧燃料碱性电池中，氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，图片中氢氧根离子向d电极移动，说明d电极上是氢气．
故答案为：d．

点评：本题综合考查学生热化学、电化学、化学反应速率的平衡的计算以及平衡的移动等方面的知识，属于综合知识的考查，难度中等．