Question

【题目】氢能作为一种清洁高效的二次能源，在未来能源格局中发挥着重要作用。已知：常温下，，。回答下列问题：

（1）常温下、水的分解不能自发进行的热力学依据是________________________。

（2）将负载在上，产氧温度在1200℃，产氢温度在1000℃时，可顺利实现水的分解，氢气产量高且没有明显的烧结现象。循环机理如下，过程如图1所示，不考虑温度变化对反应的影响。

第Ⅰ步：

第Ⅱ步：

①_________285.84（填“>”“<”或“=”）。第Ⅰ步反应中化合价有变化的元素为________（填名称）。

②第Ⅱ步反应的，，、分别为正、逆反应速率常数，仅与温度有关。1000℃时，在体积为1L的B反应器中加入2mol发生上述反应，测得和物质的量浓度随时间的变化如图2所示，则60min内，_________（保留2位小数）。a点时________（填最简整数比）；平衡时，体系压强为10kPa，则_________。

（3）热力学铜-氯循环制氢法分电解、水解、热解三步进行。

电解：；

水解：；

热解：。

已知：为白色固体，。

电解装置如图所示，则A为________极（填“阳”或“阴”），B极电极反应为______________。

Answer 1

【答案】反应的，所以不能自发进行 < 铁、氧 6.27 4 阴

【解析】

(1)根据题干信息得，常温下，水的分解反应中，因为>0，反应不能自发进行，故答案为：反应的，所以不能自发进行；

(2)①第Ⅰ步反应与第Ⅱ反应相加可得反应，由于H2O(g)H2O(l)反应放热，因此a+b<285.84，第Ⅰ步反应中，Fe元素的化合价由+6价降低至+2价，O元素的化合价由-2价升高至0价，故答案为：<；铁、氧；

②根据图2分析可知，反应进行到60min达到平衡，、‘60min内，H2的物质量浓度的变化量为1.6mol·L-1，列三段式有

则，当反应达到平衡状态时，v正=v逆，即k正·c(H2O)=k逆·c(H2)，，a点时，c(H2)=c(H2O)，则v正：v逆=k正：k逆=4：1，平衡时，体系压强为10kPa，根据阿伏伽德罗定律PV=nRT可知，p(H2)=，p(H2O)=，则，故答案为：6.27；4：1；4；

(3)有电解装置图可知，A极盐酸参与反应，H+得到电子，发生还原反应作阴极，电极反应为2H++2e-===H2↑，B极CuCl失去电子，发生氧化反应作阳极，电极反应为CuCl-e-===Cu2++Cl-，故答案为：阴；CuCl-e-===Cu2++Cl-。