随着能源问题的进一步突出，氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为21世纪最具发...

随着能源问题的进一步突出，氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发氢能已引起各国的高度重视．

Ⅰ．（1）生产氢气的方式很多，写出工业生产中采用煤为原料制取氢气的化学反应方程式：　　　　　 。

（2）热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

请回答下列问题；

①该循环工艺过程的总反应方程式为　　　　　　　　　 　　　 .

②运用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出氢气的目的是　　　　　　　 。

（3）最近的研究发现，复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)也可以用于热化学循环分解水制氢，利用MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为：

MnFe2O4热化学循环制氢的反应可表示为：

2MnFe2O42MnFe2O4－x＋XO2↑，MnFe2O4－x＋xH2O=MnFe2O4＋xH2↑

请认真分析上述两个反应并回答下列问地：

① 在反应中MnFe2O4是　　　　　　　　 (填“催化剂”或“中间产物”)，若MnFe2O4－x中x=0.8，则MnFe2O4－x中Fe2+占全部铁元素的百分比为　　 　　　　　　 。

②该热化学循环法制氢尚有不足之处，进一步改进的研究方向是　　　　　　 　　 ．

Ⅱ.（4）氢能的利用涉及氢的储存、运输和使用，镍和镧组成的一种合金LaNiX ，是较好的储氢材料，能快速可逆地存储和释放氢气。LaNix 的晶胞如右图，其储氢原理为：镧镍合金吸附H2，H2解离为原子，H储存在其中形成LaNixH6。LaNixH6中，x=　　 　　　　　 　 。该贮氢的镧镍合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液组成的镍氢电池被用于制作原子钟，反应原理为：LaNixH6+6NiO(OH) LaNix+6NiO+6H2O，电池放电时，发生氧化反应的电极反应式为：　　　　 　　　　　　 。

高三化学填空题困难题查看答案及解析

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，其开发利用是科学家们研究的重要课题。试回答下列问题：

(1)氢气也可以作为化工生产的原料，如一定的条件下，合成氨反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，该反应的平衡常数表达式为：_________________。在2L的恒容密闭容器中加入1.8mol H2和0.6mol N2，其中N2的量随时间的变化曲线如图。从llmin起，在其它条件不变的情况下，压缩容器的体积为1L，则n(N2)的变化曲线为：_____________（填“a”或“b”或“c”或“d”）， 达新平衡时，c(N2)的数值为：_________。

(2)在工业上也可以利用氢气合成液体燃料。如：工业上合成甲醇的反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　 △H<0，该过程既可以减弱CO2的温室效应，又可以充分利用CO2。反应过程中部分数据见下表（起始：T1℃、2.0L密闭容器）：

达到平衡时，反应I、II对比：平衡常数K(I)_______K(II)(填“>”“<”或“=”)。保持其他条件不变的情况下，若30 min时只向容器I中再充入1 mol CO2(g)和1mol H2O(g)，则平衡______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。

(3) 100 kPa时，绝热密闭容器中发生反应2NO(g)+O2 (g)2NO2(g)。一定压强下，NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图所示。

：

300℃时，VmL NO和0.5mLO2混合发生该反应，最终混合气体的平均摩尔质量为：　　 _________（用含V的计算式表示）。图中A、B、C三点表示不同温度、压强下达到平衡时NO的转化率，则_____点对应的压强最大。若氧气中混有氮气，容器中还同时发生了如下反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)△H=+180kJ/mol，则此反应对NO的转化率的影响是_________ （填“增大”、“减小”或“无法判断”），理由是______。

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氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发高效储氢材料是氢能利用的重要研究方向。

(1)是一种潜在的储氢材料，其中N原子的价电子排布式为________________。

(2)的键角由大到小的顺序为________________________，的第一电离能由大到小的顺序为_______________________________。

(3)是新型环烯类储氢材料，研究证明其分子呈平面结构（如图所示）。

①分子中原子和原子的杂化轨道类型分别为_________________________。

②测得中碳硫键的键长介于C-S键和C=S键之间，其原因可能是________________________________________________。

(4)某种铜银合金晶体具有储氢功能，它是面心立方最密堆积结构，原子位于面心，Ag原子位于顶点，H原子可进入由Cu原子和Ag原子构成的四面体空隙中。若将原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与（如图）相似，该晶体储氢后的化学式为_________________________。

(5)是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图所示，该晶体的密度为，则该晶胞的体积为___________（用含的代数式表示）。

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氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。

Ⅰ.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质(HB=NH)3通过如下反应制得：3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3

请回答下列问题：

（1）基态B原子的价电子排布式为___，B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为___，CH4、H2O、CO2的键角按照由大到小的顺序排列为___。

（2）与(HB=NH)3互为等电子体的有机分子为___(填分子式)。

Ⅱ.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。

（1）印度尼赫鲁先进科学研究中心的Datta和Pati等人借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究，从理论角度证明这种材料的分子呈平面结构(如图1)，每个杂环平面上下两侧最多可吸附10个H2分子。

①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为___。

②相关键长数据如表所示：

从表中数据可以看出，C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C=S键之间，原因可能是___。

③C16S8与H2微粒间的作用力是___。

（2）具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，晶胞中Cu原子位于面心，Ag原子位于顶点，氢原子可进入到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Ag原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(晶胞结构如图2)相似，该晶体储氢后的化学式为___。

（3）MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图3所示，已知该晶体的密度为ag·cm-3，则晶胞的体积为___cm3(用含a、NA的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。

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“氢能”被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。氢气的燃烧效率非常高，只要在汽油中加入4%的氢气，就可使内燃机节油40%。目前，氢能技术在美国、日本、欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段。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热分解制氢气时，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1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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（12分）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

（1）反应Ⅰ的化学方程式是　　　　　　　　 。

（2）反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和高浓度的I2的HI层。

①根据上述事实，下列说法正确的是　　　　　　　　 （选填序号）。

a．两层溶液的密度存在差异

b．加I2前，H2SO4溶液和HI溶液不互溶

c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶

②辨别两层溶液的方法是　　　　　　　　 。

③经检测，H2SO4层中c（H+）：c（SO42-）=2.06：1。其比值大于2的原因是　　　　　　　　 。

（3）反应Ⅱ：2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）　 △H=+550kJ/mol

它由两步反应组成：i．H2SO4（l）=SO3（g） +H2O（g） △H=+177kJ/mol

ii．SO3（g）分解。

L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是　　　　　　　　　　　　 。

②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：　　　　　　　　　　　　 。

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氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

（1）反应Ⅰ的化学方程式是　　　　　　　　 。

（2）反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和高浓度的I2的HI层。

①根据上述事实，下列说法正确的是　　　　　　　　 （选填序号）。

a．两层溶液的密度存在差异

b．加I2前，H2SO4溶液和HI溶液不互溶

c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶

②辨别两层溶液的方法是　　　　　　　　 。

③经检测，H2SO4层中c（H+）：c（SO42-）=2.06：1。其比值大于2的原因是　　　　　　　　 。

（3）反应Ⅱ：2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）　　 △H=+550kJ/mol

它由两步反应组成：i．H2SO4（l）=SO3（g） +H2O（g）　　 △H=+177kJ/mol

ii．SO3（g）分解。

L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是　　　　　　　　　　　　 。

②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：　　　　　　　　　　　　 。

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氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

（1）反应Ⅰ的化学方程式是　　　　　　　　 。

（2）反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层——含低浓度I2的H2SO4层和高浓度的I2的HI层。

①根据上述事实，下列说法正确的是　　　　　　　　 （选填序号）。

a．两层溶液的密度存在差异

b．加I2前，H2SO4溶液和HI溶液不互溶

c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶

②辨别两层溶液的方法是　　　　　　　　 。

③经检测，H2SO4层中c（H+）：c（SO42-）=2.06：1。其比值大于2的原因是　　　　　　　　 。

（3）反应Ⅱ：2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）　　 △H=+550kJ/mol

它由两步反应组成：i．H2SO4（l）=SO3（g） +H2O（g）　　 △H=+177kJ/mol

ii．SO3（g）分解。

L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是　　　　　　　　　　　　 。

②判断L1、L2的大小关系，并简述理由：　　　　　　　　　　　　 。

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氢能是一种高效清洁、极具发展潜力的能源。利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。

已知下列反应：

反应I：CH3CH2OH(g)+H2O(g) 2CO(g)+4H2(g)　　　　 △H1

反应Ⅱ：CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)　　　　　　　　 △H2

反应Ⅲ：2 CO2(g)+ 6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)　 △H3

反应Ⅳ：6H2(g)+2CO2(g) CH2=CH2(g)+4H2O(g)　　　　 △H4

（1）反应I和反应II的平衡常数随温度变化曲线如图所示。则△H1 _________△H2（填“>”、“<”或“=”）；△H3=_________（用△H1、△H2表示）。

（2）向2L密闭容器中充入H2和CO2共6mol，改变氢碳比[n（H2）/n（CO2）]在不同温度下发生反应III达到平衡状态，测得的实验数据如下表。分析表中数据回答下列问题：

①温度升高，K值__________（填“增大”、“减小”、或“不变”）。

②提高氢碳比，K值____（填“增大”、“减小”、或“不变”），对生成乙醇______（填“有利”或“不利”）。

③在700K、 氢碳比为1.5，若5min反应达到平衡状态，则0～5min用H2表示的速率为__________。

（3）反应III在经CO2饱和处理的KHCO3电解液中，电解活化CO2制备乙醇的原理如图所示。

①阴极的电极反应式为________。

②从电解后溶液中分离出乙醇的操作方法为________。

（4）在一定条件下发生反应Ⅳ，测得不同温度对CO2的平衡转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法正确的为________（填序号）。

①不同条件下反应，N点的速率最大

②M点平衡常数比N点平衡常数大

③温度低于250℃时，随温度升高乙烯的产率增大

④实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO2的平衡转化率。

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氢能被视为最具发歸力的清洁能源，开发新型储氣材料是氢能利用的重要研究方向。请回答下列问题：

Ⅰ.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质(HB=NH)3通过如 下反应制得:3CH4+2 (HB=NH) 3+6H2O=3CO2+6H3BNH3

(1)基态B原子的价电子排布式为___________，B、C， N， O第一电离能由大到小的顺序为_________，CH4、H2O、CO2的键角按照由大到小的顺序排列为___________。

(2)与(HB=NH)3，互为等电子体的有机分子为___________(填分子式)。

Ⅱ.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。

(1)印度尼赫鲁先进科学研宄中心的Datta和Pati等人借助ADF软件对一种新 型环烯类储氢材料(C16S8)进行研宄，从理论角度证明这种材料的分子呈平面结构(如图)，每个杂环平面上下两侧最多可吸附10个H2分子。

①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为___________。

②相关键长数据如表所示：

从表中数据看出，C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C=S键之间，原因可能______________________。

③C16S8与H2微粒间的作用力是___________。

(2)有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积结构，晶胞中Cu原子位于面心，Ag 原子位于顶点，氢原子可进到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中。该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(如图)相似，该晶体储氢后的化学式为___________。

(3)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞如上图所示，该晶体的密度为ag•cm-3，则晶胞的体积为___________cm3(用含a、NA的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。

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