氢气是一种清洁能源，工业制氢有多种途径。

1. 氢气是一种清洁能源，工业制氢有多种途径。

(1) 利用水煤气转化法制氢涉及的反应如下：

反应I： $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$

在一定温度下，向容积固定为 $\text{[math]}$ 的密闭容器中加入足量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，起始压强为 $\text{[math]}$ ，发生反应I和Ⅱ。 $\text{[math]}$ 后达到平衡，此时 $\text{[math]}$ 的转化率为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的物质的量为 $\text{[math]}$ 。

①反应I能自发进行的条件是(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。

②下列说法正确的是。

a．增大 $\text{[math]}$ 的用量，反应I生成 $\text{[math]}$ 的速率增大

b．混合气体的密度保持不变时，说明反应Ⅱ已达到平衡

c．平衡时 $\text{[math]}$ 的体积分数可能大于三分之二

d．除去体系中的 $\text{[math]}$ 可提高平衡时 $\text{[math]}$ 的含量

③此温度下反应Ⅱ的化学平衡常数 $\text{[math]}$ (用平衡分压代替平衡浓度，气体分压=总压×气体的物质的量分数)。

(2) 另一种绿色环保制氢技术“ $\text{[math]}$ 热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收 $\text{[math]}$ 制得的 $\text{[math]}$ 溶液反应，生成 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 再经生物柴油副产品转化为 $\text{[math]}$ 。实验中发现，在 $\text{[math]}$ 时，密闭容器中 $\text{[math]}$ 溶液与铁粉反应初期有 $\text{[math]}$ 生成并放出 $\text{[math]}$ 。随着反应进行， $\text{[math]}$ 迅速转化为活性 $\text{[math]}$ ，活性 $\text{[math]}$ 是 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 的催化剂，其可能反应机理如图所示。

①下列叙述正确的是。

a．电负性 $\text{[math]}$ ，因此吸附在 $\text{[math]}$ 上的H略带正电

b．升高温度生成 $\text{[math]}$ 的反应速率一定加快

c．吸附在 $\text{[math]}$ 上的H原子在步骤Ⅰ后生成了水

d．该制氢技术绿色环保原因之一是铁可以循环利用

②在其他条件相同时，测得 $\text{[math]}$ 的转化率、 $\text{[math]}$ 的产率随 $\text{[math]}$ 变化如图所示。

请分析 $\text{[math]}$ 的产率随 $\text{[math]}$ 增加而增大的可能原因是。

(3) 电解水制“绿氢”的技术也不断被突破，科技工作者设计了耦合 $\text{[math]}$ 高效制 $\text{[math]}$ 的方法，相同电量下 $\text{[math]}$ 理论产量是传统电解水的2倍，其装置如下图所示。则阳极电极反应式为。

【考点】

化学平衡常数; 化学平衡状态的判断; 电解池工作原理及应用;

【答案】

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综合题困难

1. 研究 $\text{[math]}$ 之间的转化具有重要意义。

(1) 已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，将一定量 $\text{[math]}$ 气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为 $\text{[math]}$ 。

①该反应自发的条件是。

②下列可以作为反应达到平衡的判据是。

A．气体的压强不变 B． $\text{[math]}$ C．K不变

D．容器内气体的密度不变 E．容器内颜色不变

③在恒温恒压(压强为p)容器中加入 $\text{[math]}$ ，经过t min反应达到平衡， $\text{[math]}$ 气体的平衡转化率为75%，则该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (无需带单位，用含p的式子表示)。

已知：对于气相反应，用组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数作 $\text{[math]}$ ，如 $\text{[math]}$ ， p为平衡压强， $\text{[math]}$ 为平衡系统中B的物质的量分数。

④在温度为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 时，平衡体系中 $\text{[math]}$ 的体积分数随压强变化曲线如图所示。

由状态B到状态A，可以选择方法是(填“升高”或“降低”)温度。比较A、C两点气体的颜色，A比C(填“深”、“浅”或“一样”)。

(2) NO氧化反应： $\text{[math]}$ 分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。

I： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

II： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和 $\text{[math]}$ 气体，保持其它条件不变，控制反应温度分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ )，测得 $\text{[math]}$ 随t(时间)的变化曲线如下图。转化相同量的NO，在温度(填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因。

综合题普通

2. 合成氨技术是人类科学技术领域的一大进步，合成氨工业的发展大大提高了粮食产量，促进了国民经济和国防工业的发展，也丰富了我国的能源结构。哈伯因此获得了诺贝尔化学奖，近年来，中国化学家也取得了重要突破。其反应原理： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。工业合成氨生产流程示意图如图：

回答下列问题：

(1) 合成氨反应在(填“高温”或“低温”)下能自发进行。

(2) “干燥净化”是为了除去原料气( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 及少量的CO， $\text{[math]}$ 的混合气)中的CO，高压，低温条件有利于醋酸亚铜氨溶液(含有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的溶液)更好地吸收CO，生成含 $\text{[math]}$ 的溶液，其原理为：(用离子方程式解释)，吸收CO后的溶液经过加热，减压处理能再生，恢复其吸收CO的能力，可循环使用。

(3) 流程中“干燥净化”除去原料气中CO的作用是：；“冷却”分离X的目的是：。

(4) 工业上 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 混合气反应后经过图1中的过程再及时补充 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 进入合成塔反应，以一定量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 为研究对象，计算转化率时不考虑新补充进入的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，循环过程中转化率随温度变化曲线如图所示，图中所示进程中表示热交换过程的是。

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

E． $\text{[math]}$ F． $\text{[math]}$ G． $\text{[math]}$ H． $\text{[math]}$

(5) 某化学小组利用虚拟仿真软件模拟合成氨的反应。一定温度下，在容积固定为1L的密闭容器内充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应。

①下列能说明反应已达到平衡状态的是(填字母标号)。

a．容器内的压强保持不变 b．反应停止，正、逆反应的速率都等于零

c． $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的浓度之比为 $\text{[math]}$ d．混合气体的平均摩尔质量不再变化

e．气体的密度不再发生改变 f．断裂 $\text{[math]}$ 键的同时生成 $\text{[math]}$ 键

②已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示组分的分压(分压 $\text{[math]}$ 总压 $\text{[math]}$ 物质的量分数)。反应达到平衡时， $\text{[math]}$ ，此时 $\text{[math]}$ 的转化率为80%。通过上述信息可知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

综合题困难

3. 先进的甲醇低压羰基合成乙酸工艺的普及推广，导致我国乙酸产能过剩。使用特定催化剂进行乙酸直接加氯制备乙醇，反应原理如下：

主反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

副反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) 如下表所示，一定温度下，将不同量的原料通入到恒压密闭容器中，反应平衡时，热量的变化情况。已知副反应热效应小，可忽略，则该温度下主反应的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

实验编号	反应物投入量				平衡时，热量变化
实验编号	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	平衡时，热量变化
Ⅰ	0.5mol	1mol	0	0	放热x kJ
Ⅱ	0	0	1mol	1mol	吸热y kJ