Question

氢是一种重要的非金属元素。氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。

（1）NaH是一种生氢剂，NaH与H₂O反应放出H₂。NaH含有的化学键为        (填“离子键”或“共价键”)，NaH与H₂O反应的化学方程式为                        。

（2）金属-有机框架物(MOFs)储氢材料是由金属氧化物团簇通过有机高分子链组装形成的晶态材料。MOFs储氢材料比表面积大，空隙率高，储氢容量大，其储氢和放氢的原理可表示为

MOFs(s)+nH₂(g)(H₂)_nMOFs(s) ΔH＜0，则储氢时的适宜条件为          (填字母)。

A．低温低压      B．低温高压        C．高温低压     D．高温高压

（3）某硝酸厂处理尾气中的NO的方法是用H₂将NO还原为N₂。已知:

则：H₂还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是                 。

（4）一定条件下，用H₂将二氧化碳转化为甲烷的反应如下:CO₂(g)+4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g)，向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO₂和H₂，在300 ℃时发生上述反应，10 min后达到平衡时各物质的浓度分别为:CO₂:0.2 mol/L    H₂ :0.8 mol/L    CH₄ : 0.8 mol/L    H₂O：1.6 mol/L。

①0～10 min内v(H₂)=           。

②300 ℃时上述反应的平衡常数K=          。

若200 ℃时该反应的平衡常数K = 64.8，则该反应的ΔH       0。(填“＞”或“＜”)

Answer

（1）离子键；NaH+H2O=NaOH+H2↑（2）B

（3）2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-665 kJ·mol-1

（4）①0.32 mol·L-1·min-1；②25；<

【解析】

试题分析：（1）NaH是一种生氢剂属于离子化合物，NaH含有的化学键为离子键，NaH与H2O反应放出H2发生氧化还原反应反应的化学方程式为：NaH+H2O=NaOH+H2↑；故答案为：离子键，NaH+H2O=NaOH+H2↑；

（2）其储氢和放氢的原理可表示为MOFs（s）+nH2（g）（H2）nMOFs（s），△H＜0，储氢过程是气体体积减小的放热反应，平衡正向进行，需要的条件为低温高压；故答案为：B；

（3）根据能量变化图，则反应断键共吸收2×630+2×436=2132kJ，形成共放出945+4×463=2797kJ，所以该反应共放出2797-2132=665kJ的热量，热化学方程式为：2NO（g）+2H2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-665kJ•moL-1；故答案为：2NO（g）+2H2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-665kJ•moL-1；

（4）平衡状态c（H2）=c（CH4）=0.8mol/L，c（CO2）=0.2mol/L；

CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）

起始量（mol/L） 1.0 4.0 0 0

变化量（mol/L） 0.8 3.2 0.8 1.6

平衡量（mol/L） 0.2 0.8 0.8 1.6

①0～10min内v（H2）==0.32mol/L•min；

故答案为：0.32mol/L•min；

②反应的平衡常数表达式K===25，因为200℃时该反应的平衡常数K=64.8，所以升温K变小，平衡向逆反应方向移动，所以△H＜0；故答案为：25，＜。

考点：考查了化学反应中的能量变化、化学平衡的计算、盖斯定律的应用等相关知识。