当前位置： 2020年河南省郑州市高考化学二模试卷> 试题详情

氢能是一种公认的高热值清洁能源，目前世界各国正致力于将高污染高排放的碳能源，过渡成清洁高效低排放的氢能源。氢能应用包括以下三个环节：
一、氢燃料的制备
（1）我国氢气的主要来源是焦炉气制氢，所制得的氢气含有较多的CO和H₂S，干法脱硫是用氧化铁将硫元素转化为硫化铁。干法脱硫的反应方程式为
Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O
Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O
。
（2）我国科研人员用木屑水蒸气气化制取氢燃料，在一定条件下，反应器中存在如下反应：
ⅰ．CO₂（g）+C（_S）═2CO（g）△H₁
ⅱ．C（g）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂
ⅲ．C（s）+2H₂（g）═CH₄（g）△H₃
ⅳ．CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₄
ⅴ．CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H₅
①△H₅=
2△H₂-△H₁-△H₃或△H₅=2△H₄-△H₃+△H₁或△H₅=△H₂+△H₄-△H₃
2△H₂-△H₁-△H₃或△H₅=2△H₄-△H₃+△H₁或△H₅=△H₂+△H₄-△H₃
。
②研究中CaO的添加量按照CaO中所含的Ca和松木屑所含碳的物质的量比确定，在750℃，控制水蒸气流量为0.1g/（min•g）下，探究催化剂结果如表所示。

n
（
C
a
）
n
（
C
）
气体体积分数碳转化率/%

H₂ CO CO₂ CH₄

0 45.58 22.70 22.37 7.54 61.22

0.5 52.95 21.74 19.11 5.14 56.59

1.0 58.62 22.37 12.60 5.31 61.42

由表中数据
n
（
C
a
）
n
（
C
）
=
1
1
时最为合理。
n
（
C
a
）
n
（
C
）
由0到0.5时，H₂的体积分数显著增加的原因
CaO作为CO₂的吸收剂，使产气中CO₂分压降低，从而使水煤气变换反应平衡向生成H₂的方向移动
CaO作为CO₂的吸收剂，使产气中CO₂分压降低，从而使水煤气变换反应平衡向生成H₂的方向移动
。
体系的气化温度不仅对木屑的热解气化反应有影响，而且对CaO吸收CO₂的能力以及CaCO₃的分解反应也有很大影响。实验过程中，控制
n
（
C
a
）
n
（
C
）
为1.0，水蒸气流量为0.1g/（min•g），将气化反应温度从700℃升到850℃，气化温度对产氢率、产气率的影响如表：

温度/℃ 气体体积分数碳转化率/%

H₂ CO CO₂

700 51.78 20.75 19.89 54.37

750 58.62 22.37 12.60 61.42

800 55.63 26.05 12.71 73.43

850 54.16 26.94 13.82 83.34

从产氢率的角度考虑，最佳操作温度是
750℃
750℃
。随着反应的进行，发现CaO的吸收能力逐渐降低，原因是
CaO吸收CO₂产生的CaCO₃附着在CaO的表面，阻止了CaO对CO₂的进一步吸收
CaO吸收CO₂产生的CaCO₃附着在CaO的表面，阻止了CaO对CO₂的进一步吸收
。
二、氢燃料的存储
（3）将氢气储存于液体燃料中，可以解决氢气的安全高效存储和运输。由于甲醇具有单位体积储氢量高、活化温度低等优点，是理想的液体储氢平台分子。我国学者构建一种双功能结构的催化剂，反应过程中，在催化剂的表面同时活化水和甲醇。图是甲醇脱氢转化的反应历程（TS表示过渡态）。

根据图判断甲醇脱氢反应中断裂的化学键是
O-H键和C-H键
O-H键和C-H键
，该反应的△H
小于
小于
0（填“大于”、“等于”或“小于”）
三、氢燃料电池实现化学能到电能的转化
一种氢能电池的原理如图：

（4）正极的电极反应式为
O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-
。在Pt电极表面镀一层细小的铂粉，原因是
铂粉吸附气体的能力强
铂粉吸附气体的能力强
。

【答案】Fe₂O₃+3H₂S=Fe₂S₃+3H₂O；2△H₂-△H₁-△H₃或△H₅=2△H₄-△H₃+△H₁或△H₅=△H₂+△H₄-△H₃；1；CaO作为CO₂的吸收剂，使产气中CO₂分压降低，从而使水煤气变换反应平衡向生成H₂的方向移动；750℃；CaO吸收CO₂产生的CaCO₃附着在CaO的表面，阻止了CaO对CO₂的进一步吸收；O-H键和C-H键；小于；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；铂粉吸附气体的能力强

【解答】

【点评】

声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。

当前模式为游客模式，立即登录查看试卷全部内容及下载

发布：2024/6/27 10:35:59组卷：46引用：2难度：0.6

相似题

1．氢气最早于16世纪被人工制取出来，氢气是一种清洁能源。
（1）利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知：H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol^-1、495kJ•mol^-1、463kJ•mol^-1。则2H₂O（g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=

kJ•mol^-1。
（2）T₁℃时，向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH₄，只发生反应2CH₄（g）⇌C₂H₄（g）+2H₂（g），达到平衡时，测得c（C₂H₄）=2c（CH₄），CH₄的转化率为

；保持其他条件不变，温度改为T₂℃，经25s后达到平衡，测得c（CH₄）=2c（C₂H₄），则0～25s内v（C₂H₄）=

mol•L^-1•s^-1。
（3）CH₄分解时几种气体的平衡分压（pPa）的对数值lgp与温度的关系如图所示。

①T℃时，向一恒容密闭容器中通入一定量的CH₄（g）、C₂H₄（g）和H₂（g），只发生反应2CH₄（g）⇌C₂H₂（g）+3H₂（g）ΔH，ΔH

（填“＞”或“＜”）0，此时的平衡常数K_p=

（用平衡分压代替浓度进行计算）Pa²。
②若只改变一个反应条件使K_p变大，则该条件是

（填标号）。
A.减小C₂H₂的浓度
B.升高温度
C.增大压强
D.加入合适的催化剂
（4）工业上，以KNH₂和液氨为电解质，以石墨为电极，电解液氨制备H₂。阳极的电极反应式为

，一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为

。
发布：2025/1/4 8:0:1组卷：9引用：3难度：0.5
解析

2．反应 4A（g）+5B（g）⇌4C（g）+6D（g）在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后，C 的物质的量增加了 0.30mol。下列叙述正确的是（　　）

A．容器中 D 的物质的量至少为 0.45 mol

B．A 的平均反应速率是 0.010 mol•L^-1•s^-1

C．容器中 A、B、C、D 的物质的量之比一定是 4：5：4：6

D．容器中 A 的物质的量一定增加了 0.30 mol

发布：2024/12/30 19:30:2组卷：67引用：6难度：0.6

解析

3．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）⇌xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c（A）：c（B）=3：5，C的平均反应速率为0.1mol/（L•min）．求：
（1）此时A的浓度c（A）=

mol/L，反应开始前容器中的A、B的物质的量：n（A）=n（B）=

mol；
（2）B的平均反应速率v（B）=

mol/（L•min）；
（3）x的值为

．
发布：2024/12/30 19:0:1组卷：163引用：26难度：0.3
解析

n （ C a ） n （ C ）	气体体积分数				碳转化率/%
n （ C a ） n （ C ）	H₂	CO	CO₂	CH₄	碳转化率/%
0	45.58	22.70	22.37	7.54	61.22
0.5	52.95	21.74	19.11	5.14	56.59
1.0	58.62	22.37	12.60	5.31	61.42

温度/℃	气体体积分数			碳转化率/%
温度/℃	H₂	CO	CO₂	碳转化率/%
700	51.78	20.75	19.89	54.37
750	58.62	22.37	12.60	61.42
800	55.63	26.05	12.71	73.43
850	54.16	26.94	13.82	83.34

2．反应 4A（g）+5B（g）⇌4C（g）+6D（g）在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后，C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是（ ）

2．反应 4A（g）+5B（g）⇌4C（g）+6D（g）在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后，C 的物质的量增加了 0.30mol。下列叙述正确的是（　　）