Question

化石燃料的燃烧会产生大量污染大气的二氧化硫和温室气体二氧化碳。而氢气和氮气都被认为是无碳无污染的清洁能源。

I. “氢能”将是未来最理想的新能源。

（1）某些合金可用于储存氢，金属储氢的原理可表示为：M+xH₂=MH_2x  △H<0 (M表示某种合金)

下图表示温度分别为T₁、T₂时，最大吸氢量与氢气压强的关系。

则下列说法中，正确的是_______。

a. T₁>T₂

b．增大M的量，上述平衡向右移动

c．增大氢气压强，加快氢气的吸收速率

d．金属储氢过程中M做还原剂，价态升高

（2）工业上通常用生产水煤气的方法制得氢气。其中C(s)+H₂O(g)=CO(g)+H₂(g)，在850℃时平衡常数K=1。若向1L的恒容密闭真空容器中同时加入xmolC和6.OmolH₂O。

①850℃ 时反应达到平衡，x应满足的条件是____________。

②对于上述平衡状态，改变下列条件能使反应速率增大，且平衡向正向移动的是_______。

a．选用更高效的催化剂          b．升高温度

c.及时分离出氢气               d．增加氢气的浓度

II. CO₂是合成尿素的原料

现在以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极组成氢氧燃料电池（如装置甲所示），其中负极通入H₂，正极通入O₂和CO₂的混合气体。乙装置中a、b为石墨，电解一段时间后，b电极附近滴入酚酞溶液变红，NaCl溶液的体积为100mL。

工作过程中，甲装置中d电极的电极反应式是___________，乙装置中电极a为_____极（填电极名称）。

（2）若在a极产生112mL（标准状况）气体，25℃时乙装置中所得溶液pH =_______（忽略电解前后溶液体积变化）

III．氨是制备尿素的原料，NH₃、N₂O₄等在工农业生产，航天航空等领域有广泛应用。

（1）氨在氧气中燃烧，生成水和一种空气组成成分的单质。已知：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)△H =-92.4kJ/mol及H₂的燃烧热为286kJ/mol。试写出氨在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式：__________________。

（2）氨气溶于水得到氨水，在25℃ 下，将a mol·L^-1的氨水和b mol·L^-1的硫酸以3:2的体积比混合，反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出NH₃ H₂O的电离平衡常数________。

Answer

c >2 b O2+2CO2+4e- ==2CO32- 阳 13 4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(l) △H= -1531.2KJ·mol一1 4b×10-7 /(3a-4b) mol·L-1

【解析】I.（1）在压强相同的条件下，T1对应的吸氢量大，也就是T2→T1，平衡正向移动，而正反应是放热反应，所以T2→T1是降温，所以T2＞T1，a．T1＜T2，a错误；b．M为固体，增大M的量，浓度不变，上述平衡不移动，b错误；c．增大氢气压强，反应速率加快，氢气的吸收速率加快，c正确；d．金属储氢的原理可表示为：M（s）+xH2＝MH2x（s），金属储氢过程中M的化合价不变，d错误；答案选c；

（2）① C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)

开始（mol）： 6 0 0

转化（mol）： a a a

平衡（mol）： 6-a a a

K=a×a/(6−a)=1，解得a=2，故x应满足的条件是：x＞2；

②a．选用更高效的催化剂可以加快反应速率，但不能改变平衡状态，a错误；b．正反应吸热，升高温度反应速率增大，且平衡向正向移动，b正确；c.及时分离出氢气平衡向正反应方向进行，但反应速率减小，c错误；d．增加氢气的浓度反应速率增大，但平衡向逆向移动，d错误，答案选b；

II.以熔融碳酸盐为电解质，稀土金属材料为电极组成氢氧燃料电池，其中负极通入H2，正极通入O2和CO2的混合气体，乙装置中a、b为石墨电极，电解一段时间后，b电极附近滴入酚酞溶液变红，说明溶液中氢离子得到电子发生还原反应，则b电极为电解池阴极，a为电解池阳极，和b电极相连的电极c电极为负极，与a电极相连的d电极为原电池负极，A端通入氢气，B端通入O2和CO2的混合气体，则①甲装置中d电极为正极，电极上的电极反应式是氧气得到电子在熔融盐中和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应为：O2+2CO2+4e-＝2CO32-；②依据电极反应和电子守恒计算，a极为电解池阳极，产生112mL（标准状况）气体为氢气物质的量=0.112L÷22.4L/mol=0.005mol，电极反应2H++2e-=H2↑，消耗氢离子物质的量为0.01mol，溶液中生成氢氧根离子物质的量为0.01mol，溶液中氢氧根离子浓度c(OH-)=0.01mol÷0.1L=0.1mol/L，溶液中c(H+)=10−14/0.1=10-13mol/L，溶液pH=13；

III．（1）氨在氧气中燃烧，生成水和一种空气组成成分的单质，根据原子守恒单质是氮气。已知H2的燃烧热为286kJ/mol，即①1/2O2(g)+H2(g)H2O(l) △H =-286kJ/mol，又因为②N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H =-92.4kJ/mol，因此根据盖斯定律可知①×6－②×2即得到氨在氧气中燃烧生成液态水的热化学方程式为4NH3(g)+3O2(g)＝2N2(g)+6H2O(l) △H=－1531.2KJ·mol一1。（2）根据电荷守恒：c（H+）+c（NH4+）=c（OH-）+2c（SO42-），已知c（H+）=c（OH-），所以c（NH4+）=2c（SO42-）；Kb（NH3•H2O）=c(OH−)•c(NH4+)/c(NH3•H2O)，c（OH-）=10-7mol•L-1，c（NH4+）=4b/5mol•L-1，c（NH3•H2O）=（3a/5-4b/5）mol•L-1，Kb（NH3•H2O）= c(OH−)•c(NH4+)/c(NH3•H2O)=(4b/5×10-7)/ （3a/5-4b/5）=4b×10-7 /(3a-4b) mol·L-1。