I．氢气是一种清洁能源，其来源可以是：途径1．用太阳能分解水生成氢气 途径2．用聚焦太阳能...

I．氢气是一种清洁能源，其来源可以是：

途径1．用太阳能分解水生成氢气　　 途径2．用聚焦太阳能反应器发生以下反应：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　 ΔH＝＋206 kJ·mol－1

已知：在25℃、101kPa时　 2CO(g)+ O2 (g) ===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

（1）在25℃、101kPa时，1克H2完全燃烧生成气态水时放热120.9kJ热量。补全该反应的热化学方程式：2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）ΔH =_________

（2）已知拆开与形成1mol化学键需要相同的能量，途径2中，拆开1mol H－H键需能量是ckJ、1molH－O键是bkJ、1mol C－H键是akJ，则拆开1mol CO(g)化学键需要能量是_______kJ （用含字母的式子表示）

（3）CH4燃烧生成CO2和气态H2O的热化学方程式为__________

II．用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示。

（4）燃料电池工作时，正极反应为：______________。

（5）U型管中装CuSO4溶液时，a、b两极均是石墨，在相同条件下a极产生的气体与电池中消耗的H2体积比是：________。

（6）U型管中装饱和NaCl水溶液时，电解总反应的离子方程式是______________。

（7）用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极上增重m克时，在阳极上同时产生nL氧气（标准状况），从而可知M的相对原子质量是_________。（用含字母的式子表示）

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关于用水制取二级能源氢气，以下研究方向不正确的是

A．水由氢氧两种元素构成，可研究在水分解的情况下，使氢能成为二级能源

B．设法将太阳光聚焦，产生高温，使水分解产生氢气

C．寻找特殊化学物质，使水分解产生氢气，同时释放能量

D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源以分解水制取氢气

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氢气是一种很有前途的能源物质。以水为原料大量制取氢气的最理想的途径是(　　 )

A. 利用太阳能直接使水分解产生氢气

B. 用焦炭和水制取水煤气后分离出氢气

C. 用Fe跟HCl反应制取氢气

D. 由热电站提供电力，电解水产生氢气

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能源是人类共同关注的重要问题，甲烷是一种洁净的能源。

(1)甲烷不仅能用作燃料，还可用于生产合成气(CO和H2)。CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1。已知某些化学键的键能数据如下表：

则△H1=___________kJ·mol－1

(2)用合成气生成甲醇的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2，在2L恒容密闭容器中，按物质的量之比1：2充入CO和H2，测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示，

200℃时n(H2)随时间的变化如下表所示

①△H2___________0(填“>”“<”或“=”)

②下列说法正确的是___________(填字母序号)。

a.达平衡后往容器中充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动

b.降低温度，该反应的平衡常数变大

C.容器内气体密度不变，反应达到最大限度

d.图中压强p1>p2

③200℃时，该反应的平衡常数K=___________。

(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。则此燃料电池工作时，通入甲烷的电极为___________极，其电极反应式为______________________，通入氧气的电极反应式为：___________。

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H₂是一种很有前途的能源，以水为原料大量制取H₂最理想的途径是（    ）

A．利用太阳能直接使水分解为H₂

B．以焦炭和水为原料制取水煤气后在分离出H₂

C．以炽热的铁和水反应生成H₂

D．由热电厂提供电能，利用直流电电解水产生H₂

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下列关于CH4、H2、C三种能源物质的研究方向可行的是（　　 ）

A．构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质，因此可研究在水不分解的情况下使氢成为二次能源

B．寻找优质催化剂，使CO2与H2O反应生成CH4和O2，并放出热量

C．寻找优质催化剂，利用太阳能使大气中的CO2和海底开采的CH4合成合成气（CO、H2）

D．将固态碳合成C60，以C60作燃料

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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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以下说法不正确的是（     ）

A.利用太阳能将水转化为氢能的设想理论上是可行的

B.寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放能量

C.燃烧反应、中和反应都是放热反应

D.原电池中电子流出的极为负极，发生氧化反应

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甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。

（1）用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH4。

已知：C(s)+2H2(g)CH4(g)　 ΔH=-73kJ·mol-1

2CO(g)C(s)+CO2(g)　 ΔH=-171 kJ·mol-1

CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O (g)　 ΔH=-203 kJ·mol-1

写出CO与H2O (g)反应生成H2和CO2的热化学方程式____________________________________。

（2）天然气中含有H2S杂质，某科研小组用氨水吸收得到NH4HS溶液，已知T℃k（NH3•H2O）=1.74×10-5，k1(H2S)=1.07×10-7，k2(H2S)=1.74×10-13，NH4HS溶液中所含粒子浓度大小关系正确的是______________。

a.c(NH4+)＞c(HS-)＞c(OH-)＞c(H+)　　　 b. c(HS-)＞c(NH4+)＞c(S2-)＞c(H+)

c.c(NH4+)＞c(HS-)＞c(H2S)＞c(H+)　　　 d.c(HS-)＞c(S2-)＞c(H+)＞c(OH-)

（3）工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。

①一定温度时，在一个体积为2L的恒容密闭容器中，加入1molCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应，5min后达平衡，生成0.2molCO，用H2表示该反应的速率为_______________，此反应的平衡常数为__________________(结果保留到小数点后三位)

②下列说法中能说明此反应达到平衡状态的是____________。

A.体系的压强不再发生变化　　　　　　 B.生成1mol CH4的同时消耗3mol H2

C.各组分的物质的量浓度不再改变　　 D.体系的密度不再发生变化

E.反应速率V(CH4) :V(H2O) :v(CO) :v(H2)= 1:1:1:3

（4）甲醇水蒸气重整制氢反应：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g) +3H2(g)　 ΔH = +49kJ·mol-1

①分析适当增大水醇比[n(H2O) ∶n (CH3OH)]对甲醇水蒸气重整制氢的好处____________。

②某温度下，将[n(H2O) ∶n (CH3OH)]=l∶1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为______________________。

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甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。

(1)用煤制天然气时会发生多个反应，通过多种途径生成CH4。

已知：C(s)+2H2(g)CH4　　 △H=-73kJ/mol

2CO(g)C(s)+CO2(g)　　 △H=-171kJ/mol

CO(g)+3H(g)CH4(g)+H2O(g)　 △H=-203kJ/mol。

写出CO与H2O(g)反应生成H2和CO2的热化学方程式_________________。

(2)天然气中含有H2S杂质，某科研小组用氨水吸收得到NH4HS溶液，已知T℃k(NH3·H2O)=1.74×10-5；k1(H2S)=1.07×10-7，k2(H2S)=1.74×10-13，NH4HS溶液中所含粒子浓度大小关系正确的是_______。

A. c(NH4+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)　　　　　 B. c(HS-)>c(NH4+)>(S2-)>c(H+)

C. c(NH4+)>c(HS-)>c(H2S)>c(H+)　　　　　 D. c(HS-)>c(S2-)>c(H+)>c(OH-)

(3)工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

①一定温度时，在一个体积为2L的恒容密闭容器中，加入lnmolCH4和1.4mol水蒸气发生上述反应，5min后达平衡，生成0.2molCO，用H2表示该反应的速率为_________。此反应的平衡常数为_____　 (结果保留到小数点后三位)。

②下列说法中能说明此反应达到平衡状态的是_________。

A.体系的压强不再发生变化　　　　　　　

B.生成1molCH4的同时消耗3molH2

C.各组分的物质的量浓度不再改变　　　

D.体系的密度不再发生变化　　

E.反应速率V(CH4):V(H2O)v(CO):v(H2)=1:1:1:3

(4)甲醇水蒸气重整制氢反应：CH3OH(g)+H2O(g)==CO2(g)+3H2(g) △H=+49kJ/mol。某温度下，将[n(H2O):n(CH3OH)]=1：1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为______。

(5)如图所示，直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。请写出电池工作时的负极反应式：__________________。

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