综合题15.0分
化学

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 CH4(g)+ H2O(g)= CO(g)+3H2(g)         ∆H =+206.2kJ·mol-1

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

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

23.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                                                        

24.在密闭容器中充入一定量的H2S,发生反应③。如图所示为H2S气体分解生成H2和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。

①图中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为            ,理由是                          

②该反应平衡常数的大小关系为K(T1)       (填“>”、“<”或“=”)K(T2),理由是                        

③上图中M点的平衡常数Kp=                MPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

④如果想进一步提高H2S的转化率,除改变温度、压强外,还可以采取的措施有                          

25.氢气燃料电池能大幅度提高能量的转化率。甲烷--空气碱性(KOH为电解质)燃料电池的负极反应式为                                    。相同条件下,甲烷燃料电池与氢气燃料电池的能量密度之比为             (单位质量的输出电能叫能量密度,能量密度之比等于单位质量的可燃物转移电子数之比)。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

CH4(g)+ 2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)    ∆H =+165.0kJ·mol-1

解析

① CH4(g)+ H2O(g)= CO(g)+3H2(g)         ∆H =+206.2kJ·mol-1

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

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

CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g),由盖斯定律,①×2-②得CH4(g)+ 2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)    ∆H =+165.0kJ·mol-1

考查方向

本题考查盖斯定律、原电池的工作原理。

解题思路

由盖斯定律,①×2-②得CH4(g)+ 2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)    ∆H =+165.0kJ·mol-1

易错点

本题考查盖斯定律、原电池的工作原理,学生应学会利用习题中的信息结合所学的知识来解答,难度不大,注意对高考热点的训练。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

①P1<P2<P3    该可逆反应的正反应是气体分子数增大的反应,相同温度下,增大压强,H2S的转化率减小   

②<     该可逆反应的正反应是吸热反应,升高温度,平衡常数增大

③1   

④及时分离出产物

解析

H2S气体分解生成H2和S2(g),该可逆反应的正反应是气体分子数增大的反应,在密闭容器中充入一定量的H2S,相同温度下,增大压强,H2S平衡转化率逆向进行;该反应是吸热反应,相同压强下,升高温度,H2S平衡转化率正向进行;

①相同温度下,增大压强,H2S平衡转化率逆向进行,压强的大小顺序为(p1<p2<p3),理由是该可逆反应的正反应是气体分子数增大的反应,相同温度下,增大压强,H2S的转化率减小;

②该反应是吸热反应,温度升高,平衡正向移动,因此平衡常数的大小关系为K(T1)<K(T2);

③M点:         2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)

反应后分压(5MPa)  2/5    2/5    1/5

平衡常数

④如果想进一步提高H2S的转化率,除改变温度、压强外,还可以采取的措施有及时分离出产物;

考查方向

本题考查盖斯定律、原电池的工作原理。

解题思路

H2S气体分解生成H2和S2(g),该可逆反应的正反应是气体分子数增大的反应,在密闭容器中充入一定量的H2S,相同温度下,增大压强,H2S平衡转化率逆向进行;该反应是吸热反应,相同压强下,升高温度,H2S平衡转化率正向进行;进一步提高H2S的转化率,除改变温度、压强外,还可以采取的措施有及时分离出产物;

易错点

本题考查盖斯定律、原电池的工作原理,学生应学会利用习题中的信息结合所学的知识来解答,难度不大,注意对高考热点的训练。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

CH4-8e+10OH-=CO32-+7H2O 1:2

解析

甲烷--空气碱性(KOH为电解质)燃料电池的负极甲烷失去电子,在碱性条件下生成碳酸根离子,反应式为CH4-8e+10OH-=CO32-+7H2O,相同条件下,16gCH4失去8mole,16g失去16mole,甲烷燃料电池与氢气燃料电池的能量密度之比为1:2。

考查方向

本题考查盖斯定律、原电池的工作原理。

解题思路

甲烷--空气碱性(KOH为电解质)燃料电池的负极甲烷失去电子,在碱性条件下生成碳酸根离子,反应式为CH4-8e+10OH-=CO32-+7H2O,相同条件下,16gCH4失去8mole,16g失去16mole,甲烷燃料电池与氢气燃料电池的能量密度之比为1:2。

易错点

本题考查盖斯定律、原电池的工作原理,学生应学会利用习题中的信息结合所学的知识来解答,难度不大,注意对高考热点的训练。