氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前研究的热点。(1)甲烷水蒸...

氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前研究的热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol-1。

已知反应器中存在如下反应过程式：

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1=+206. 4 kJ. mol-1

Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　　 ∆H2=___。

(2)某温度下，4molH2O和1 mol CH4在体积为2L的刚性容器内同时发生反应I、Ⅱ，反应达到平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K的值为_____用含字母b、d的代数式表示)

(3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有_____(填标号)。

A.适当增大反应物的投料比n(H2O)：n(CH4)

B.增大压强

C.分离出CO2

(4)H2用于工业合成氨：N2+3H2 2NH3.将n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器中反应，反应器的温度变化与从反应器排出的气体中NH3的体积分数φ(NH3)的关系曲线如图，反应器温度高于T0后，NH3的体积分数g(NH3)随温度的升高而减小的原因是____。

某温度下，n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始时气体总压为p0Pa，平衡时气体总压为0.9p0Pa，则H2的转化率为____，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应平衡常数(记作Kp)，则此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_____(用含p0的代数式表示)。

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氢气既是一种优质的能源，又是一种重要化工原料，高纯氢的制备是目前研究的热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，甲烷和水蒸气反应的热化学方程式：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)△H=+165.0kJ·mol-1。

已知反应器中存在如下反应过程式：

Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)　　 ΔH1=+206. 4 kJ. mol-1

Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)　　 ∆H2=___。

(2)某温度下，4molH2O和1 mol CH4在体积为2L的刚性容器内同时发生反应I、Ⅱ，反应达到平衡时，体系中n(CO)=bmol、n(CO2)=dmol，则该温度下反应I的平衡常数K的值为_____用含字母b、d的代数式表示)

(3)欲增大CH4转化为H2的平衡转化率，可采取的措施有_____(填标号)。

A.适当增大反应物的投料比n(H2O)：n(CH4)

B.增大压强

C.分离出CO2

(4)H2用于工业合成氨：N2+3H2 2NH3.将n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体，匀速通过装有催化剂的反应器中反应，反应器的温度变化与从反应器排出的气体中NH3的体积分数φ(NH3)的关系曲线如图，反应器温度高于T0后，NH3的体积分数g(NH3)随温度的升高而减小的原因是____。

某温度下，n(N2)：n(H2)=1:3的混合气体在刚性容器内发生反应，起始时气体总压为p0Pa，平衡时气体总压为0.9p0Pa，则H2的转化率为____，气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学反应平衡常数(记作Kp)，则此温度下，该反应的化学平衡常数Kp=_____(用含p0的代数式表示)。

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CO是重要的燃料和工业原料。目前，对CO的综合利用是科学家研究的热点。回答下列问题：

Ⅰ．工业制备CO的方法之一是甲烷氧化法。

已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)　 △H=-802 kJ/mol

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)　　　　　　 △H=-484 kJ/mol

③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　　　　　　 △H=-330 kJ/mol

（1）反应2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g),△H=_________kJ/mol。

Ⅱ．CO也是制备AlCl3的副产品

制备AlCl3的原理为：2Al2O3(s)+6Cl2(g) 4AlCl3(g)+3O2(g) △H1

（2）已知该反应在较低温度下不能自发进行，则△H1_____0（填“>”“<”或“=”）

（3）制备AlCl3的实际生产过程中，常加入足量的碳粉，同时生成CO(g)。T1℃时，向恒容的密闭容器中加入5molAl2O3(s)、14molC(s)和6.4molCl2(g)发生反应。Cl2(g)的浓度变化如图（a）所示；图b为20min后改变容器中条件，平衡体系的反应速率（）随时间（t）的变化关系，且四个阶段都各改变一种不同条件（该条件下制得的AlCl3为固态）。

①容器中发生反应的化学方程式为______________________________。

②0～15min内，用CO表示的该反应平均速率=__________mol/（L•min）

③T1℃时，该反应的平衡常数K=______________（不需带单位）。

④40min时的平衡常数[K(40)]与15min时的平衡常数[K(15)]的大小关系：K(40)____K(15)（填“>”“<”或“=”）

⑤45min时，改变的条件为___________。

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（5分）氢能是高效、清洁能源，制氢技术的研究开发是氢能利用的必由之路。燃料水蒸气重整法是一种有效、经济、广泛采用的制氢方法，它是通过水蒸气与燃料间的反应来制取氢气的。

（1）在催化剂作用下，天然气和水蒸气反应可制得一氧化碳和氢气，已知该反应每制得1kg氢气需要吸收3.44×104 kJ热量。写出该反应的热化学方程式 　　　　　　　　　 　　 ；

（2）CO可继续与水蒸气反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.0kJ·mol-1。若将1mol甲烷与足量水蒸气充分反应得到1molCO2，该反应的焓变ΔH=　　　　　　　　　 ；

（3）欲制得较纯净的氢气，可将（2）中充分反应后的气体通过足量的烧碱溶液，写出该反应的离子方程式 　　　　　　 　　　　　　　　 ；

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（14分）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：

CH₄(g)＋H₂O(g) ===CO(g)＋3H₂(g)        ΔH＝+206.2 kJ/mol

CH₄(g)＋CO₂(g) ===2CO(g)＋2H₂(g)       ΔH＝+247.4 kJ/mol

CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO₂(g)和H₂(g)的热化学方程式为________。

（2）硫铁矿(FeS₂)燃烧产生的SO₂通过下列碘循环工艺过程既能制H₂SO₄，又能制H₂。

已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为________。

该循环工艺过程的总反应方程式为________。

（3）电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为________。

（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：

NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M

①电池放电时，正极的电极反应式为________。

②充电完成时，Ni(OH)₂全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为________。

（5）Mg₂Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg₂Cu与H₂反应，生成MgCu₂和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg₂Cu与H₂反应的化学方程式为________。

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氢气是一种清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点；氢气也是重要的化工原料。

（1）纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂．一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气发生反应：

2H2O（g）2H2（g）+O2（g）△H=+484kJ•mol﹣1，不同时段产生O2的量见下表：

上述反应过程中能量转化形式为光能转化为　　 　　 　　 能，达平衡过程中至少需要吸收光能为　　 　　 　　 kJ（保留三位小数）。

（2）氢气是合成氨工业的原料，合成塔中每产生2mol NH3，放出92.2kJ热量．已知：

则1mol N﹣H键断裂吸收的能量约等于　　　　　　　 。

（3）已知：2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=﹣483.6kJ/mol

N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）△H=+67.7kJ/mol

则H2还原NO2生成水蒸气和氮气反应的热化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是 H2+2NiO(OH) 2Ni(OH)2。请由总反应式回答：

.电解质溶液应该是　　　　　　　　　　 （选填酸溶液、碱溶液），

②.电池放电时，负极反应式为　　　　　　　　　　　　　　 ，

.外电路中每通过0.2NA个电子时，H2的质量理论上减小　　 　　　　　 　 g，

.电池工作时，电子由　　　 极通过外电路流向　　　　 极（选填正、负）。

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氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能，高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应有：

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；

燃烧炉中涉及的反应为

Ⅳ．C(s)＋O2(g)===CO2；

Ⅴ．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)。

（1）该工艺制H2总反应可表示为C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)CaCO3(s)＋2H2(g)，其反应的平衡常数K＝_______________(用K1、K2、K3的代数式表示)。

（2）在一容积可变的密闭容器中进行反应Ⅰ，恒温恒压条件下，向其中加入1.0mol炭和1.0mol水蒸气（H216O），达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25倍，平衡时水蒸气的平衡转化率为________；向该容器中补充a mol炭，水蒸气的转化率将________（填“增大”、“减小”或“不变”），再补充a mol水蒸气（H218O），最终容器中C16O和C18O的物质的量之比为__________。

（3）已知反应Ⅱ的ΔH＝－41.1 kJ/mol，C≡O 、O—H、H—H键的键能分别为1072.9 kJ/mol，464 kJ/mol、436 kJ/mol，则C＝O的键能为________ kJ/mol。

（4）对于反应Ⅲ，若平衡时再充入CO2，使其浓度增大到原来的2倍，则平衡________移动(填“向右”、“向左”或“不”)；当重新平衡后，CO2浓度________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

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2019年12月20日，美国总统特朗普签署了2020财政年度国防授权法案，对俄罗斯向欧洲进行天然气输出的“北溪2号”管道项目实施制裁，实施“美国优先发展战略”。天然气既是一种优质能源，又是一种重要化工原料，甲烧水蒸气催化重整制备高纯氢是目前的研究热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一，已知在反应器中存在如下反应过程：

Ⅰ.

Ⅱ.

根据上述信息请写出甲烷水蒸气催化重整的热化学反方程式：________________。

(2)在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入和，利用反应Ⅰ制备，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b（已知容器a、b的体积为2 L）。

则a、b两容器的温度________（填“相同”“不相同”或“不确定”）；在达到平衡前，容器a的压强________（填“逐渐增大”“不变”或“逐渐减小”）；容器a中从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为________，在该温度下反应的化学平衡常数K=________。

(3)某氢氧燃料电池以熔融态的碳酸盐为电解质，其中参与电极反应。工作时负极的电极反应为。如图所示，根据相关信息回答下列问题：

①正极的电极反应为________；

②当甲池中A电极理论上消耗的体积为448 mL（标准状况）时，乙池中C、D两电极质量变化量之差为________g。

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氢气是一种清洁能源，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。

（1）纳米级的Cu2O可作为太阳光分解水的催化剂。一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10mol水蒸气发生反应：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)△H = +484kJ·mol—1，不同时段产生O2的量见下表：

上述反应过程中能量转化形式为光能转化为　　　　 　　 能，达平衡过程中至少需要吸收光能为　　　　 　　 　 kJ。

（2）现有反应：CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)　 △H<0，在相同温度和相同体积下进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：

上述四种情况达到平衡后，甲、乙、丙、丁容器中n(CO)的大小顺序为　　 　　 　　　 。

（3）金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H2还原WO3得金属钨，总反应为WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)。请回答下列问题：

①某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2:3，则H2的平衡转化率为　　 　　　　　　 　 。

②上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：

假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为　　　　　　　　　 。

③钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I2 (g) WI4 (g)。下列说法正确的有　　　　 　　　　 　 （填字母）。

A．灯管内的I2可循环使用

B．WI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上

C．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长

D．温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢

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