氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。利用FeO/Fe3...

氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。利用FeO/Fe₃O₄循环制氢，已知：

H₂O(g)+3FeO(s) Fe₃O₄(s)+4H₂(g)   △H=akJ/mol  （I）

2Fe₃O₄(s) 6FeO(s)+O₂(g)    △H=bkJ/mol   （II）

下列坐标图分别表示FeO的转化率（图-1 )和一定温度时，H₂出生成速率[细颗粒(直径0.25 mm)，粗颗粒(直径3 mm)](图-2)。

（1）反应：2H₂O(g)=2H₂(g)+O₂(g)   △H=________(用含a、b代数式表示)；

（2）上述反应b＞0，要使该制氢方案有实际意义，从能源利用及成本的角度考虑，实现反 应II可采用的方案是：________；

（3）900°C时，在两个体积均为2.0L密闭容器中分别投人0.60molFeO和0.20mol H₂O(g)甲容器用细颗粒FeO、乙容器用粗颗粒FeO。

①用细颗粒FeO和粗颗粒FeO时，H₂生成速率不同的原因是：________；

②细颗粒FeO时H₂O(g)的转化率比用粗颗粒FeO时 H₂O(g)的转化率________ （填“大”或“小”或“相等”）；

③求此温度下该反应的平衡常数K（写出计箅过程，保留两位有效数字）。

（4）在下列坐标图3中画出在1000°C、用细颗粒FeO时，H₂O(g)转化率随时间变化示意图（进行相应的标注）。

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(16分）氢是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 利用FeO/Fe3O4循环制氢，已知：

H2O（g）+3FeO(s)Fe3O4(s) + H2(g)　　 △H=a KJ/mol　　 (Ⅰ)

2Fe3O4(s)＝6FeO(s) + O2(g)　　　　　　　　　 △H=b KJ/mol　　 (Ⅱ)

下列坐标图分别表示FeO的转化率（图1）和一定温度时，H2生成速率[细颗粒（直径0.25 mm），粗颗粒（直径3 mm）]（图2）。

（1）反应：2H2O（g）＝2H2(g) + O2(g)　 ΔH=　　　　　　　　　　　 （用含a、b代数式表示）；

（2）在上述循环制氢的过程中FeO的作用是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；

（3）900°C时，在两个体积均为2L密闭容器中分别投入0.60molFeO和0.20mol H2O(g)，甲容器用细颗粒FeO，乙容器用粗颗粒FeO。

①用细颗粒FeO和粗颗粒FeO时，H2生成速率不同的原因是：　　　　　　　　　　　　　　 ；

②用细颗粒FeO时，H2O (g)的转化率比用粗颗粒FeO时H2O(g)的转化率　　　　　 （填“大”或“小”或“相等”)；

③求此温度下该反应的平衡常数K（写出计算过程）。

（4）在坐标图3中画出在1000°C、用细颗粒FeO时，H2O(g)转化率随时间变化示意图（进行相应的标注）：

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氢气是一种理想的清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）直接热分解法制氢。某温度下，H2O(g)H2(g)+O2(g)。该反应的平衡常数表达式为K=_____。

（2）乙醇水蒸气重整制氢。其部分反应过程和反应的平衡常数随温度变化曲线如图1所示：

反应中，某温度下每生成1mol H2(g) 热量变化是62 kJ。则该温度下图1所示反应的热化学方程式是______________________________________。

（3）水煤气法制氢。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　 ΔH <0，在进气比[n(CO)∶n(H2O)]不同时，测得相应的CO的平衡转化率见图2（各点对应的反应温度可能相同，也可能不同）。

①往维持恒温的2L密闭容器中加入一定量的CO和0.lmol H2O(g)，在图中G点对应温度下反应经5min 达到平衡，则v(CO) 等于_________mol/(L·min)

②图中B、E 两点对应的反应温度分别为TB和TE判断：TB______TE （填“<”“=”或“>”）。

③经分析，A、E 和G三点对应的反应温度都相同为T℃，其原因是A、E 和G三点对应的_____________相同。

④当T℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入3.0 mol CO、1.0 mol H2O、1.0mol CO2和x mol H2，要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是_________________________________。

（4）光电化学分解制氢。其原理如图3，钛酸锶光电极的电极反应为：4OH--4e-O2+2H2O

则铂电极的电极反应为_______________________________。

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

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氢气是一种理想的绿色清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）为探究实验室制取氢气的合适条件，探究学习小组用如图所示装置制取氢气。

①仪器b的名称是___，若用锌粒和3mol⋅L-1H2SO4制取氢气可选用上述仪器中的___(填字母序号)组成氢气的制备和收集装置。

②实验测得H2的生成速率如图2所示：

根据t1～t2时间速率变化判断该反应是___反应(填“吸热”或“放热”)。t2～t3时间速率变化的主要原因是___。

③若用锌粉代替锌粒进行实验，氢气的生成速率明显加快的原因是___。

（2）已知：化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放的能量。几种化学键的键能如下表所示：

1molS2(g)与足量H2完全反应生成H2S，放出___kJ的热量。

（3）以H2为原料设计成氢氧燃料电池，电池的构造如图3所示，下列说法正确的是___(在原电池中发生氧化反应的电极称为负极)。

A.电极b是该电池的正极　　　　　　　　 B.该电池的能量转化率可达100%

C.可用蔗糖溶液作电解质溶液　　　　　 D.供电时的总反应为：2H2+O2=2H2O

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氢气是一种清洁能源，氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）H2S 热分解制氢的原理: 2H2S(g)=2H2(g) + S2(g)　　 △H= 169.8 kJ/mol,分解时常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S 燃烧，其目的是______；燃烧生成的SO2与H2S 进一步反应，硫元素转化为S2,写出反应的化学方程式:________。

（2）氨硼烷(NH3BH3) 是储氢量最高的材料之一，其受热时固体残留率随温度的变化如图甲所示。氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图乙所示。

①110℃时残留固体的化学式为_________。

②氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为_________。

（3）十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“C10H18- C10H12-C10H8”的脱氢过程释放氢气。己知:

C10H18(l)C10H12(l) +3H2(g)　　 △H1

C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)　　　 △H2

温度335℃、高压下，在恒容密闭反应器中进行液态十氢萘( 1.00 mol) 催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的物质的量n1 和n2随时间的变化关系如图丙所示。图丁表示催化剂对反应活化能的影响。

①△H1___△H2(选填“>”、“=”或“<”)。

② 8 h 时，反应体系内氢气的物质的量为_____mol(忽略其他副反应)。

③ n1 显著低于n2 可能的原因是__________。

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氢气是一种清洁能源，氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）H2S 热分解制氢的原理: 2H2S(g)=2H2(g) + S2(g)　　 △H= 169.8 kJ/mol,分解时常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S 燃烧，其目的是______；燃烧生成的SO2与H2S 进一步反应，硫元素转化为S2,写出反应的化学方程式:________。

（2）氨硼烷(NH3BH3) 是储氢量最高的材料之一，其受热时固体残留率随温度的变化如图甲所示。氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图乙所示。

①110℃时残留固体的化学式为_________。

②氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为_________。

（3）十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“C10H18- C10H12-C10H8”的脱氢过程释放氢气。己知:

C10H18(l)C10H12(l) +3H2(g)　　 △H1

C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)　　　 △H2

温度335℃、高压下，在恒容密闭反应器中进行液态十氢萘( 1.00 mol) 催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的物质的量n1 和n2随时间的变化关系如图丙所示。图丁表示催化剂对反应活化能的影响。

①△H1___△H2(选填“>”、“=”或“<”)。

② 8 h 时，反应体系内氢气的物质的量为_____mol(忽略其他副反应)。

③ n1 显著低于n2 可能的原因是__________。

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氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。回答下列问题:

（1）直接热分解法制氢

某温度下，2H2O(g)2H2(g) +O2(g)，该反应的平衡常数表达式为K=______。

（2）乙醇水蒸气重整制氢

反应过程和反应的平衡常数(K)随温度(T)的变化曲线如图1所示。某温度下，图1所示反应每生成1mol H2(g)，热量变化是62 kJ，则该反应的热化学方程式为_____________。

（3）水煤气法制氢

CO(g)+ H2O(g)CO2(g) +H2(g) 　　 △H<0

在进气比[n(CO):n(H2O)]不同时，测得相应的CO的平衡转化率见图2(图中各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。

①向2 L恒温恒容密闭容器中加入一定量的CO和0.1mol H2O(g)，在图中G点对应温度下，反应经5 min 达到平衡，则平均反应速率v(CO)=________。

②图中B、E 两点对应的反应温度分别为TB和TE，则TB_____TE (填“>”“ <”或“=”)。

③经分析，A、E、G三点对应的反应温度都相同(均为T℃)，其原因是A、E、G 三点对应的_________相同。

④当T℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入3.0 mol CO、1.0 mol H2O(g)、1.0 molCO2和x mol H2，为使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是______。

（4）光电化学分解制氢

反应原理如图3，钛酸锶光电极的电极反应式为4OH-－4e－＝O2↑＋2H2O，则铂电极的电极反应式为________________。

（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(其中氢的质量分数约为7.7%)。该反应的化学方程式为______________。

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氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢气能源利用领域的研究热点。

已知：CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g)ΔH ＝＋206.2 kJ·mol－1

CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH ＝＋247.4 kJ·mol－1

2H2S(g)=2H2(g)＋S2(g)ΔH ＝＋169.8 kJ·mol－1

(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与　 H2O(g)反应生成CO2(g)和 H2(g)的热化学方程式为_________________________

(2)H2S 热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分 H2S 燃烧，其目的是________；燃烧生成的 SO2 与 H2S 进一步反应，生成物在常温下均为非气体，写出该反应的化学方程式：___________________________

(3)H2O 的热分解也可得到 H2，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图甲所示。图中 A、B 表示的物质依次是______________________________________。

(4)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图乙(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_____________________

(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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（15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。

已知：CH₄（g）＋H₂O（g）===CO（g）＋3H₂（g）；ΔH＝206．2 kJ·mol^－1

CH₄（g）＋CO₂（g）===2CO（g）＋2H₂ （g）；ΔH＝247．4 kJ·mol^－1

2H₂S（g）===2H₂（g）＋S₂ （g）；ΔH＝169．8 kJ·mol^－1

（1） 以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH₄（g）与 H₂O（g）反应生成CO₂ （g）和H₂ （g）的热化学方程式为____________________________。

（2） H₂S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H₂S燃烧，其目的是________________；燃烧生成的SO₂与H₂S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：________________________。

（3） H₂O的热分解也可得到H₂，高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图中A．B表示的物质依次是________。

图1

图2

（4） 电解尿素[CO（NH₂）₂ ]的碱性溶液制氢的装置示意图见图2（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　　。

（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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