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氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法I:氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据如下表所示:
化学键 N≡N H-H N-H
键能E/(kJ•mol-1 945.8 436.0 390.8
一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:
(1)反应2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)ΔH=
+90.8
+90.8
kJ•mol-1;已知该反应的ΔS=198.9J•mol-1•K-1,则在
较高
较高
(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应的自发进行。
(2)向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的NH3,下列叙述能说明该反应已达到平衡状态的是
AD
AD

(填标号)。
A.容器内压强保持不变
B.NH3(g)与N2(g)的物质的量之比为2:1
C.气体的密度保持不变
D.气体的平均相对分子质量保持不变
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

①若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用N2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(N2
0
.
02
3
t
1
0
.
02
3
t
1
mol•L-1•min-1(用含t1的代数式表示)。
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是
b
b
(用图中a、b、c、d表示),理由是
容器体积缩小,平衡逆向移动,氮气的分压先迅速增大后适当减小
容器体积缩小,平衡逆向移动,氮气的分压先迅速增大后适当减小

③在该温度下,用分压表示的该反应的平衡常数Kp=
2.1×10-4(kPa)-2
2.1×10-4(kPa)-2
。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数)。
方法II:氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。

(4)该装置中主要能量转化形式有
太阳能转化为电能、电能转化为化学能
太阳能转化为电能、电能转化为化学能

(5)阳极的电极反应式为
6OH-+2NH3-6e-=N2+6H2O
6OH-+2NH3-6e-=N2+6H2O

【答案】+90.8;较高;AD;
0
.
02
3
t
1
;b;容器体积缩小,平衡逆向移动,氮气的分压先迅速增大后适当减小;2.1×10-4(kPa)-2;太阳能转化为电能、电能转化为化学能;6OH-+2NH3-6e-=N2+6H2O
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:18引用:2难度:0.5
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  • 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Kp=
     
    (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Kp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
  • 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(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 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
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