Question

【題目】化石燃料的燃燒會產生大量污染大氣的二氧化硫和溫室氣體二氧化碳。而氫氣和氮氣都被認為是無碳無污染的清潔能源。

Ⅰ.“氫能”將是未來最理想的新能源。

（1）某些合金可用于儲存氫，金屬儲氫的原理可表示為M（s）+xH2═MH2x（s） △H<0（M表示某種合金）。圖甲表示溫度分別為T1、T2時，最大吸氫量與氫氣壓強的關系。

下列說法中正確的是___（填字母代號）。

a.T1>T2

b.增大M的量，上述平衡向右移動

c.增大氫氣壓強，加快氫氣的吸收速率

d.金屬儲氫過程中M作還原劑，價態升高

（2）工業上通常用生產水煤氣的方法制得氫氣。其中C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H>0，在850℃時平衡常數K=1。若向1L的恒容密閉真空容器中同時加入xmolC和6.0molH2O。

①850℃時反應達到平衡，x應滿足的條件是_____。

②對于上述平衡狀態，改變下列條件能使反應速率增大，且平衡向正向移動的是____（填字母代號）。

a.選用更高效的催化劑

b.升高溫度

c.及時分離出氫氣

d.增加氫氣的濃度

Ⅱ.CO2是合成尿素的原料。

現以熔融碳酸鹽為電解質，稀土金屬材料為電極組成氫氧燃料電池（如裝置乙所示），其中負極通入H2，正極通入O2和CO2的混合氣體。裝置丙中a、b為石墨，電解一段時間后，b電極附近滴入酚酞溶液變紅，NaCl溶液的體積為100mL。

（1）工作過程中，裝置乙中電極c為____（填電極名稱）極。

（2）若在a極產生112mL（標準狀況）氣體，25℃時丙裝置中所得溶液pH=____（忽略電解前后溶液體積變化，不考慮氣體的溶解）。

Ⅲ.氨是制備尿素的原料。NH3、N2O4等在工農業生產、航天航空等領域有廣泛應用。

（1）氨在氧氣中燃燒，生產水和一種空氣組成成分的單質。已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，H2的燃燒熱為286kJ/mol。試寫出氨在氧氣中燃燒生成液態水的熱化學方程式：________________________。

（2）氨氣溶于水得到氨水，在25℃下，將amol·L-1的氨水和bmol·L-1的硫酸溶液以3:2的體積比混合，反應后溶液呈中性。用含a和b的代數式表示出NH3·H2O的電離平衡常數：___________。

（3）用氨水除去SO2，已知25℃時，NH3·H2O的Kb=1.8×10-5，H2SO3的Ka1=1.3×10-2，Ka2=6.2×10-8。若氨水的濃度為2.0mol·L-1，將SO2通入該氨水中，當c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1時，溶液中離子濃度從大到小的關系是_________________。

Answer 1

【答案】cd x>2 b 負 13 4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(l) △H=-1531.2kJ/mol ×10-7 c(NH4+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)

【解析】

Ⅰ．（1）在壓強相同的條件下，T1對應的吸氫量大，也就是T2→T1，平衡正向移動，而正反應是放熱反應，平衡常數是溫度的函數，溫度不變平衡常數不變，結合表達式分析求解；

（2）①設轉化的水為amol，根據平衡常數進行計算；

②化學反應達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發生變化，結合影響化學反應速率的因素和影響化學平衡的影響因素，以此進行判斷，得出正確結論。

Ⅱ．（1）以熔融碳酸鹽為電解質，稀土金屬材料為電極組成氫氧燃料電池（如圖乙所示），其中負極通入H2，正極通入O2和CO2的混合氣體，圖丙裝置中a、b為石墨電極，電解一段時間后，b電極附近滴入酚酞溶液變紅，說明溶液中氫離子得到電子發生還原反應，則b電極為電解池陰極，a為電解池陽極，和b電極相連的電極c電極為負極，與a電極相連的d電極為原電池正極。

（2）依據電極反應和電子守恒計算。

Ⅲ.（1）根據蓋斯定律求解。

（2）根據電荷守恒：c（H+）+c（NH4+）=c（OH-）+2c（SO42-），現已知c（H+）=c（OH-），所以c（NH4+）=2c（SO42-）；然后根據Kb（NH3H2O）得出。

（3）當c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1時，c(H+)=1.0×10-7mol·L-1，根據H2SO3的Ka2=6.2×10-8= c(SO32-)c(H+)/ c(HSO3-)，其中已知c(H+)，代入計算，可得到c(SO32-)/ c(HSO3-)=6.2×10-8/1.0×10-7=0.62<1，所以c(HSO3-)>c(SO32-)，該溶液為亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的混合液，故銨根離子濃度最大，最小的是氫離子和氫氧根離子濃度。

Ⅰ. （1）a.在壓強相同的條件下，T1對應的吸氫量大，也就是T2→T1，平衡正向移動，而正反應是放熱反應，所以T2→T1，是降溫，所以T2＞T1，故a錯誤；

b．M為固體，增大M的量，濃度不變，上述平衡不移動，故b錯誤；

c．增大氫氣壓強，反應速率加快，氫氣的吸收速率加快，故c正確；

d．金屬儲氫的原理可表示為：M（s）+xH2═MH2x（s）△H＜0 平衡可以正向或逆向進行，反應可實現多次儲存和釋放氫氣，金屬儲氫過程中M做還原劑，價態升高，故d正確；

故答案為：cd；

（2）① C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

起（mol） 6 0 0

轉（mol） a a a

平（mol） 6-a a a

K= a×a/ 6-a=1, a=2，故x應滿足的條件是x>2，故答案為：x>2。

②a．選用更高效的催化劑增大反應速率，平衡不變，故a錯誤；

b．反應為吸熱反應，升高溫度，反應速率增大，平衡正向進行，故b正確；

c．及時分離出氫氣平衡正向進行，但反應速率減小，故c錯誤；

d．增加氫氣的濃度平衡逆向進行，反應速率增大，故d錯誤；

故答案為：b；

Ⅱ. （1）圖丙裝置中a、b為石墨電極，電解一段時間后，b電極附近滴入酚酞溶液變紅，說明溶液中氫離子得到電子發生還原反應，則b電極為電解池陰極，a為電解池陽極，和b電極相連的電極c為負極，與a電極相連的d電極為原電池正極，故裝置乙中電極c為負極，故答案為：負；

（2）依據電極反應和電子守恒計算，a極為電解池陽極，產生112mL（標準狀況）氣體為氫氣，物質的量0.005mol，電極反應2H++2e-=H2↑，消耗氫離子物質的量為0.01mol，溶液中生成氫氧根離子物質的量為0.01mol，溶液中氫氧根離子濃度c（OH-）=0.01mol/0.1L=0.1mol/L，溶液中c（H+）=1014/0.1=10-13mol/L，溶液PH=13，故答案為：13；

Ⅲ.（1）已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，H2的燃燒熱為286kJ/mol，

①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol，

②2H2（g）+O2（g）═2H2O（1）△H=-572KJmo1-1，

根據蓋斯定律計算②×3-①×2得出氨氣在氧氣中燃燒生成液態水的熱化學方程式為：

4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(l) △H=-1531.2kJ/mol，故答案為：4NH3(g)+3O2(g)===2N2(g)+6H2O(l) △H=-1531.2kJ/mol 。

（2）根據電荷守恒：c（H+）+c（NH4+）=c（OH-）+2c（SO42-），現已知c（H+）=c（OH-），所以c（NH4+）=2c（SO42-）；Kb（NH3H2O）=c（OH）c（4+）/c（NH3H2O），c（OH-）=10-7molL-1，c（NH4+）=4b/5molL-1， c（NH3H2O）=(3a-4b)/5 molL-1，Kb（NH3H2O）=c（OH）c（NH4+）/c（NH3H2O）=4b/5×10-7/(3a-4b)/5=×10-7，故答案為：×10-7。

（3）當c(OH-)降至1.0×10-7mol·L-1時，c(H+)=1.0×10-7mol·L-1，根據H2SO3的Ka2=6.2×10-8= c(SO32-)c(H+)/ c(HSO3-)，其中已知c(H+)，代入計算，可得到c(SO32-)/ c(HSO3-)=6.2×10-8/1.0×10-7=0.62<1，所以c(HSO3-)>c(SO32-)，該溶液為亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的混合液，故銨根離子濃度最大，最小的是氫離子和氫氧根離子濃度，故溶液中離子濃度從大到小的關系是c(NH4+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)，

故答案為：c(NH4+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-)。