Question

【題目】（一）十氫萘是具有高儲氫密度的氫能載體，經歷“十氫萘(C10H18)→四氫萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脫氫過程釋放氫氣。已知：ΔH1＞ΔH2＞0

C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1

C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2

請回答：

（1）則C10H8(l)＋5H2(g)C10H18(l) ΔH3=___________。

（2）有利于提高上述反應平衡轉化率的條件是：___________。

A.高溫高壓 B.低溫低壓 C.高溫低壓 D.低溫高壓

（3）研究表明，將適量十氫萘置于恒容密閉反應器中，升高溫度帶來高壓，該條件下也可顯著釋氫，理由是：_______________________________。

（4）溫度335℃時，在恒容密閉反應器中進行高壓液態十氫萘（1.00mol）催化脫氫實驗，測得C10H12和C10H8的產率x1和x2（以物質的量分數計）隨時間的變化關系，如下圖所示。

在8h時，反應體系內氫氣的量為：_________ mol（忽略其他副反應）。

②已知反應過程中的能量變化如圖所示，x1顯著低于x2的原因是：_________________________。

（二）科學家發現，以H2O和N2為原料，熔融NaOH—KOH為電解質，納米Fe2O3作催化劑，在250℃和常壓下可實現電化學合成氨。

（5）陰極區發生的變化可視為按兩步進行。先發生的電極反應式為：________________________，隨后發生反應：2Fe+3H2O+N2==2NH3+Fe2O3。

Answer 1

【答案】 -（ΔH1+ΔH2） C 溫度升高加快反應速率，溫度升高使平衡正向移動的作用大于壓強增大使平衡逆向移動的作用 1.951 反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C10H12很快轉變成C10H8，故x1顯著低于x2 Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-

【解析】(1)①C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1，②C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2，根據蓋斯定律，將①+②得：C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2，則C10H8(l)＋5H2(g)C10H18(l) ΔH3=-(ΔH1+ΔH2)，故答案為：-(ΔH1+ΔH2)；

(2)ΔH1＞ΔH2＞0，則ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0，則C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0。A.增大壓強平衡逆向移動，不利于提高平衡轉化率，故A錯誤；B.降低溫度，平衡逆向移動，不利于提高平衡轉化率，故B錯誤；C. 升高溫度，平衡正向移動，降低壓強，平衡正向移動，均有利于提高平衡轉化率，故C正確； D. 降低溫度，平衡逆向移動，不利于提高平衡轉化率，故D錯誤；故選C；

(3)根據反應方程式C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0。溫度升高加快反應速率，溫度升高使平衡正向移動的作用大于壓強增大使平衡逆向移動的作用，平衡仍然正向移動，釋放出氫氣，故答案為：溫度升高加快反應速率，溫度升高使平衡正向移動的作用大于壓強增大使平衡逆向移動的作用；

(4)①在8h時，C10H8的產率為0.374，則n(C10H8)=0.374×1.00mol=0.374mol，C10H12的產率為0.027，則n(C10H8)=0.027×1.00mol=0.027mol，根據C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) 和C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g)可知，生成的氫氣的物質的量=0.027mol×3+0.374mol×5=1.951mol，故答案為：1.951；

②根據圖像，反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C10H12很快轉變成C10H8，故x1顯著低于x2，故答案為：反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C10H12很快轉變成C10H8，故x1顯著低于x2；

(5)以H2O和N2為原料，熔融NaOH—KOH為電解質，納米Fe2O3作催化劑，在250℃和常壓下合成氨。陰極區發生還原反應，根據隨后發生反應：2Fe+3H2O+N2==2NH3+Fe2O3，由于納米Fe2O3作催化劑，說明陰極區首先發生Fe2O3得到電子的反應生成鐵，電極反應式為Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，故答案為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；