“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。利用“一碳化学”技术可有效实现工业制氢；该工业制氢方法主要涉及以下两个反应：
Ⅰ．CH4（g）+CO2（g）⇌2CO（g）+2H2（g） ΔH1=+247kJ/mol
Ⅱ．CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g） ΔH2=-41kJ/mol
（1）298K时，1gH2燃烧生成H2O（g）放出热量121kJ，1molH2O（l）蒸发需要吸热44kJ。则H2燃烧热的热化学方程式为 H2（g）+12O2（g）=H2O（l）ΔH=-286kJ/molH2（g）+12O2（g）=H2O（l）ΔH=-286kJ/mol。
（2）在温度T下，往恒容密闭容器中通入等物质的量的CH4、CO2混合气体进行上述两个反应，已知初始压强为100kPa,达平衡时CO2与CO的分压相等，体系压强为120kPa。
①H2的平衡分压为 1010kPa；则该条件下，反应Ⅰ的标准压强平衡常数Kθ=34003400。[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应dD（g）+eE（g）⇌gG（g）+hH（g） Kθ=（pGpθ）g⋅（pHpθ）h（pDpθ）d⋅（pEpθ）e，其中pθ=100kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
②体系中H2的平衡含量随温度T的变化如图所示，请解释H2的含量随温度变化的原因：温度低于T1时以反应Ⅰ为主导，温度升高，平衡正向移动，H2的含量增大；高于T1时以反应Ⅱ为主导，温度升高，平衡逆向移动，使得H2的含量减小且CO浓度增大，同时抑制反应Ⅰ产生H2温度低于T1时以反应Ⅰ为主导，温度升高，平衡正向移动，H2的含量增大；高于T1时以反应Ⅱ为主导，温度升高，平衡逆向移动，使得H2的含量减小且CO浓度增大，同时抑制反应Ⅰ产生H2。
（3）研究表明，上述反应Ⅱ在Fe3O4催化下进行，反应历程如下：
第1步：Fe3O4（s）+4CO（g）⇌3Fe（s）+4CO2（g）（慢反应） ΔH3=-141kJ/mol
第2步：3Fe（s）+4H2O（g）⇌Fe3O4（s）+4H2（g）（快反应） ΔH4
请在图中画出CO和H2O（g）在Fe3O4催化下反应历程的能量变化图（体现各分步热效应数值） 
。
（4）工业上也可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2时，产生H2的电极反应式是 2H2O+2e-=2OH-+H2↑2H2O+2e-=2OH-+H2↑。
②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3在使用中的优点：制H2时，电极3发生反应为Ni（OH）2+OH--e-=NiOOH+H2O，制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用制H2时，电极3发生反应为Ni（OH）2+OH--e-=NiOOH+H2O，制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用。
1
2
1
2
3
400
3
400
（
p
G
p
θ
）
g
⋅
（
p
H
p
θ
）
h
（
p
D
p
θ
）
d
⋅
（
p
E
p
θ
）
e
【答案】H2（g）+O2（g）=H2O（l）ΔH=-286kJ/mol；10；；温度低于T1时以反应Ⅰ为主导，温度升高，平衡正向移动，H2的含量增大；高于T1时以反应Ⅱ为主导，温度升高，平衡逆向移动，使得H2的含量减小且CO浓度增大，同时抑制反应Ⅰ产生H2；；2H2O+2e-=2OH-+H2↑；制H2时，电极3发生反应为Ni（OH）2+OH--e-=NiOOH+H2O，制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用
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；2H2O+2e-=2OH-+H2↑；制H2时，电极3发生反应为Ni（OH）2+OH--e-=NiOOH+H2O，制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用【解答】
【点评】
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发布：2024/8/3 8:0:9组卷：18引用：1难度：0.5
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1．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 -
2．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 -
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：164引用：26难度：0.3
