當(dāng)前位置： 2023年上海市華東師大一附中高考化學(xué)“臨門一腳”試卷> 試題詳情

據(jù)國際能源署預(yù)測(cè)，2050年氫燃料電池汽車的比重將提高至15%。
Ⅰ．天然氣（CH₄）和H₂O重整制氫
反應(yīng)①：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）ΔH_l
反應(yīng)②：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH₂=-41.0kJ?mol^-1
（1）已知H₂O（g）?H₂O（l）ΔH=-44.0kJ?mol^-1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱如下表，則ΔH₁=
+205.9kJ?mol^-1
+205.9kJ?mol^-1
。

物質(zhì) CH₄（g） CO（g） H₂（g）

燃燒熱（kJ?mol^-1） 890.3 282.8 285.8

（2）700℃時(shí)，向一恒容容器中投入1MPaCH₄和3MPaH₂O，達(dá)到平衡時(shí)CO、CO₂的分壓分別為aMPa和bMPa,則反應(yīng)①的平衡常數(shù)K_p=
a
（
3
a
+
4
b
）
3
（
1
-
a
-
b
）
（
3
-
a
-
2
b
）
（
MP
a
）
2
a
（
3
a
+
4
b
）
3
（
1
-
a
-
b
）
（
3
-
a
-
2
b
）
（
MP
a
）
2
。
（3）H₂的平衡產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的變化關(guān)系如圖1所示。請(qǐng)從平衡移動(dòng)的角度解釋T＞600℃時(shí)，H₂的平衡產(chǎn)率幾乎不變的原因
ΔH₁＞0、ΔH₂＜0，溫度升高，反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率增大；反應(yīng)②平衡逆向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率減小；T＞600℃時(shí)，溫度對(duì)二者的影響程度相當(dāng)，故H₂平衡產(chǎn)率幾乎不變
ΔH₁＞0、ΔH₂＜0，溫度升高，反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率增大；反應(yīng)②平衡逆向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率減??；T＞600℃時(shí)，溫度對(duì)二者的影響程度相當(dāng)，故H₂平衡產(chǎn)率幾乎不變
。
（4）已知反應(yīng)③：CaO（s）+CO₂（g）?CaCO₃（s）ΔH₃=-178.8kJ?mol^-1。研究發(fā)現(xiàn)加入適量CaO有利于重整制氫，如圖1所示。加入CaO的優(yōu)點(diǎn)有
ABCD
ABCD
（填字母）。
A．促進(jìn)反應(yīng)②平衡正向移動(dòng)，提高H₂的平衡產(chǎn)率
B．消耗CO₂，提高H₂的純度
C．反應(yīng)③放熱，為重整體系提供能量
D．減少CO₂排放，有利于碳中和

Ⅱ．氨硼烷（NH₃BH₃，熔點(diǎn)104℃）水解制氫
（5）1mol NH₃BH₃完全水解可以生成3mol H₂和一種可溶性的含氧酸鹽（N、B均未變價(jià)），請(qǐng)寫出NH₃BH₃完全水解的離子反應(yīng)方程式
N
H
3
B
H
3
+
2
H
2
O
═
N
H
+
4
+
B
O
-
2
+
3
H
2
↑
或
N
H
3
B
H
3
+
4
H
2
O
═
N
H
+
4
+
[
B
（
OH
）
4
]
-
+
3
H
2
↑
N
H
3
B
H
3
+
2
H
2
O
═
N
H
+
4
+
B
O
-
2
+
3
H
2
↑
或
N
H
3
B
H
3
+
4
H
2
O
═
N
H
+
4
+
[
B
（
OH
）
4
]
-
+
3
H
2
↑
。
（6）吉林大學(xué)于吉紅院士團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)Pt催化劑上NH₃BH₃的水解速度主要受H₂O和NH₃BH₃脫氫反應(yīng)的影響，如圖2所示。請(qǐng)寫出決速步的化學(xué)反應(yīng)方程式
H₂O=OH^-+H⁺
H₂O=OH^-+H⁺
。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；化學(xué)平衡的影響因素；離子方程式的書寫；燃燒熱的計(jì)算．

【答案】+205.9kJ?mol^-1；

（

）

（

）

（

）

（

）

；ΔH₁＞0、ΔH₂＜0，溫度升高，反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率增大；反應(yīng)②平衡逆向移動(dòng)，H₂產(chǎn)率減小；T＞600℃時(shí)，溫度對(duì)二者的影響程度相當(dāng)，故H₂平衡產(chǎn)率幾乎不變；ABCD；

═

↑

或

═

[

（

）

]

↑

；H₂O=OH^-+H⁺

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復(fù)制發(fā)布。

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發(fā)布：2024/8/2 8:0:9組卷：39引用：2難度：0.5

相似題

1．氫能是一種公認(rèn)的高熱值清潔能源，目前世界各國正致力于將高污染高排放的碳能源，過渡成清潔高效低排放的氫能源。
（1）我國氫氣的主要來源是焦?fàn)t氣制氫，所制得的氫氣含有較多的CO和H₂S，干法脫硫是用氧化鐵將硫元素轉(zhuǎn)化為硫化鐵。干法脫硫的反應(yīng)方程式為

。
（2）我國科研人員用木屑水蒸氣氣化制取氫燃料，在一定條件下，反應(yīng)器中存在的主要反應(yīng)如下：
Ⅰ.C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）ΔH₁
Ⅱ.C（s）+2H₂（g）?CH₄（g）ΔH₂
Ⅲ.CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH₃
Ⅳ.CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）ΔH₄
①為研究反應(yīng)Ⅱ的熱效應(yīng)，以0.1molC（s）、0.2molH₂（g）或0.1molCH₄（g）為初始原料，在1023K、100kPa條件下，分別在恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)平衡時(shí)，以C（s）、H₂（g）為原料，體系向環(huán)境放熱akJ；以CH₄（g）為原料，體系從環(huán)境吸熱bkJ。忽略副反應(yīng)熱效應(yīng)，則反應(yīng)Ⅱ焓變?chǔ)₂（1023K、100kPa）═

。
研究表明CaO的添加量按照CaO中所含的Ca和木屑所含C的物質(zhì)的量比
n
（
C
a
）
n
（
C
）
確定，在750℃，控制水蒸氣流量為定值，探究催化劑的催化效果，結(jié)果如下表所示。

n
（
C
a
）
n
（
C
）
氣體體積分?jǐn)?shù)/% 轉(zhuǎn)化率/%

H₂ CO CO₂ CH₄

0 45.58 22.70 22.37 7.54 61.22

0.5 52.95 21.74 19.11 5.14 56.59

1.0 58.62 22.37 12.60 5.31 61.42

②
n
（
C
a
）
n
（
C
）
由0到0.5時(shí)，H₂的體積分?jǐn)?shù)顯著增加的原因

。
③隨著反應(yīng)的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)CaO的吸收能力逐漸降低，原因是

。
④750℃，
n
（
C
a
）
n
（
C
）
═1.0，假設(shè)各反應(yīng)達(dá)平衡后氣體組成如上表，平衡總壓為PMPa,則反應(yīng)Ⅰ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)K_P═

MPa（保留1位小數(shù)）。
（3）將氫氣儲(chǔ)存于液體燃料中，可以解決氫氣的安全高效存儲(chǔ)和運(yùn)輸。由于甲醇具有單位體積儲(chǔ)氫量高、活化溫度低等優(yōu)點(diǎn)，是理想的液體儲(chǔ)氫分子。我國學(xué)者構(gòu)建一種雙功能結(jié)構(gòu)的催化劑，反應(yīng)過程中，在催化劑的表面同時(shí)活化水和甲醇。如圖是甲醇脫氫轉(zhuǎn)化的反應(yīng)歷程（TS表示過渡態(tài)）。

根據(jù)圖判斷甲醇脫氫反應(yīng)中斷裂的化學(xué)鍵是

。

發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：7引用：2難度：0.5

解析

2．（1）已知：
甲醇脫水反應(yīng)   2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-23.9kJ?mol^-1
甲醇制烯烴反應(yīng)  2CH₃OH（g）═C₂H₄ （g）+2H₂O（g）△H₂=-29.1kJ?mol^-1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)  C₂H₅OH （g）═CH₃OCH₃（g）△H₃=+50.7kJ?mol^-1
則乙烯氣相直接水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

。
（2）如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系（其中n（H₂O）：n（C₂H₄）=1：1）。

若p₂=8.0MPa,列式計(jì)算A點(diǎn)的平衡常數(shù)K_p=

（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算；分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）；
（3）以乙烯為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）。
①若KOH溶液足量，則負(fù)極的電極反應(yīng)式

。
②若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.75mol,當(dāng)有0.25mol乙烯參與反應(yīng)時(shí)（假設(shè)電解質(zhì)溶液體積變化忽略不計(jì)），則反應(yīng)后電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是

。
發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：21引用：1難度：0.6
解析
3．肼（N₂H₄）作為一種重要的氮?dú)浠衔铮瑲滟|(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)12.5%，完全分解產(chǎn)物為H₂和N₂，是一種理想的液體氫源。N₂H₄分解過程中發(fā)生完全分解和不完全分解。
完全分解：N₂H₄（g）?N₂（g）+2H₂（g）△H₁=-50.6kJ?mol^-1 I
不完全分解：3N₂H₄（g）?4NH₃（g）+N₂（g）△H₂ II
反應(yīng)II的焓變不易測(cè)量，現(xiàn)查表得如下數(shù)據(jù)：
2NH₃（g）?N₂（g）+3H₂（g）△H₃=+92kJ?mol^-1 （該反應(yīng)實(shí)際未發(fā)生）
（1）反應(yīng)II在

（填高溫、低溫或任意溫度）條件下可以自發(fā)進(jìn)行。
（2）在體積固定的密閉容器中，以Ir/Al₂O₃為催化劑，在不同溫度下（催化劑均未失活）分解等量N₂H₄（一開始體系中無其他氣體），測(cè)得反應(yīng)相同時(shí)間后的N₂H₄、NH₃和H₂體積分?jǐn)?shù)如圖1所示：

①下列說法正確的是

A．據(jù)圖可知200℃時(shí)，反應(yīng) I的活化能低于反應(yīng)II的活化能
B.300℃后N₂H₄的體積分?jǐn)?shù)略有提高，可能由于反應(yīng)II逆向移動(dòng)導(dǎo)致
C．換用選擇更高的Ni/Ir復(fù)合催化劑可提高N₂H₄的平衡轉(zhuǎn)化率
D.400℃是該制氫工藝比較合適的生產(chǎn)溫度
②若某溫度下在1L體積固定的密閉容器中加入1molN₂H₄，反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)H₂與NH₃的物質(zhì)的量均為0.4mol。請(qǐng)計(jì)算該溫度下反應(yīng) I的平衡常數(shù)K_C=

（K_c為用氣體的濃度表示的平衡常數(shù)）
③若在600～1000℃下進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)預(yù)測(cè)并在上圖中補(bǔ)充H₂體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)。
（3）近期，來自四位非洲的女孩打造了一臺(tái)靠尿液驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，其原理是把尿液以電解的方式分離出提供設(shè)備發(fā)電使用的氫氣的技術(shù)，同時(shí)將尿液脫氮（轉(zhuǎn)化為大氣循環(huán)的無污染氣體）減輕生活污水處理。以純尿液為電解液（以NH₄⁺表示尿液中氮元素的存在形式），寫出該電解過程的總反應(yīng)方程式：

發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：4引用：1難度：0.6
解析

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物質(zhì)	CH₄（g）	CO（g）	H₂（g）
燃燒熱（kJ?mol^-1）	890.3	282.8	285.8

n （ C a ） n （ C ）	氣體體積分?jǐn)?shù)/%				轉(zhuǎn)化率/%
n （ C a ） n （ C ）	H₂	CO	CO₂	CH₄	轉(zhuǎn)化率/%
0	45.58	22.70	22.37	7.54	61.22
0.5	52.95	21.74	19.11	5.14	56.59
1.0	58.62	22.37	12.60	5.31	61.42