Question

【題目】氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。以生物材質(以C 計）與水蒸氣反應制取H2是一種低耗能，高效率的制H2方法。該方法由氣化爐制造H2和燃燒爐再生CaO兩步構成。氣化爐中涉及到的反應為：

Ⅰ C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K1；

Ⅱ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K2；

Ⅲ CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) K3；

燃燒爐中涉及到的反應為：

Ⅳ C(s)+O2(g)=CO2

Ⅴ CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

（1）該工藝制H2總反應可表示為C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，其反應的平衡常數K=_________（用K1、K2、K3的代數式表示）。在2L的密閉容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能說明反應達到平衡的是_______________。

A．容器內壓強不再變化 B．H2與H2O(g)的物質的量之比不再交化

C．混合氣體的密度不再變化 D．形成amolH-H鍵的同時斷裂 2amolH-O鍵

（2）對于反應Ⅰ，不同溫度和壓強對H2產率影響如下表。

壓強 溫度	p1/Mpa	p2/Mpa
500℃	45.6%	51.3%
700℃	67.8%	71.6%

下列圖像正確的是_________。

（3）已知反應Ⅱ的△H=-41.1kJ/mol， C=O、O-H、H-H的鍵能分別為803KJ/mol，464 kJ/mol、436kJ/mol，則 CO中碳氧鍵的鍵能為_________ kJ/mol。

（4）對于反應Ⅲ，若平衡時再充入CO2，使其濃度增大到原來的2倍，則平衡移動方向為_________；當重新平衡后，CO2濃度_________（填“變大”“變小”“不變”）。

（5）氫鎳電池具有無記憶、無污染，免維護等特點，被稱為綠色電池。該電池的總反應為：H+NiOOH M+Ni(OH)2，其中M為儲氫合金材料，則充電過程中的陰極反應式為_______________。

Answer 1

【答案】 K1·K2·K3 BC BD 1072.9 正向移動或向右移動 不變 M+H2O +e-= MH+OH-

【解析】(1)①由蓋斯定律知反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H等于反應I、Ⅱ、Ⅲ的△H之和，則平衡常數K等于I、Ⅱ、Ⅲ的K之積，即K=K1K2K3；A．混合氣體的物質的量始終不變，恒溫恒容時容器內壓強始終不變，無法判斷是平衡狀態，故A錯誤；B．H2與H2O(g)的物質的量之比不再交化，說明量一定，是平衡狀態，故B正確；C．體積一定，混合氣體的質量不確定，當混合氣體的密度不再變化時，是平衡狀態，故C正確；D．形成amolH-H鍵的同時斷裂 2amolH-O鍵，均為逆反應，無法判斷是平衡狀態，故D錯誤；答案為BC；

(2)對于可逆反應C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 溫度不變，增加壓強平衡逆向移動，則H2的產率降低，則p1＞p2，壓強不變時，升高溫度，H2的產率增大，說明正反應為吸熱反應；A．由p1到p2降低壓強，反應速率降低，平衡應正向移動，故A錯誤；B．圖像符合升高溫度平衡正向移動，且H2的產率增大，故B正確；C．恒壓下，升高溫度平衡正向移動，H2O的含量降低，但恒溫下，增大壓強平衡逆向移動，H2O的含量增加，故C錯誤；D．溫度升高，平衡正向移動，平衡常數增加，故D正確；答案為BD；

(3)CO中碳氧鍵的鍵能為xKJ/mol，則反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的△H=(x+2×464)KJ/mol-(2×803+436)KJ/mol=-41.1KJ/mol，解得：x=1072.9，即CO中碳氧鍵的鍵能為1072.9KJ/mol；

(4)對于反應CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)，若平衡時再充入CO2，增大反應物的濃度，則平衡移動方向為正向移動；當重新平衡后，因溫度不變，平衡常數不變，則平衡時CO2濃度不變；

(5)陰極上H2O得電子生成MH，則充電過程中陰極的電極反應式：H2O+M+e一=MH+OH-。