Question

(16分)氫是一種重要的非金屬元素.氫的單質(zhì)及其化合物在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛而重要的作用。

（1）NaH是一種生氫劑，NaH與H2O反應放出H2.NaH含有的化學鍵為________(填“離子鍵”或“共價鍵”)，NaH與H2O反應的化學方程式為________________.

（2）寫出實驗室用鋅與稀硫酸反應制取H2的離子方程式:_________.圖中三根曲線表示鋅、鋁、鐵分別與稀硫酸反應時金屬質(zhì)量與H2體積的關(guān)系,其中能表示鋁的是________(填“a”“b”或“c”).

（3）金屬-有機框架物(MOFs)儲氫材料是由金屬氧化物團簇通過有機高分子鏈組裝形成的晶態(tài)材料.MOFs儲氫材料比表面積大,空隙率高,儲氫容量大,其儲氫和放氫的原理可表示為MOFs(s)+nH2(g)(H2)nMOFs(s),ΔH<0,則儲氫時的適宜條件為________(填字母).

A.低溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫低壓 D.高溫高壓

（4）某硝酸廠處理尾氣中的NO的方法是用H2將NO還原為N2.

已知:H2還原NO生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式是_________________________.

（5）一定條件下,用H2將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷的反應如下:

CO2(g) + 4H2(g)CH4(g) + 2H2O(g)

向一容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃時發(fā)生上述反應,10 min后達到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為: CO2為0.2 mol·L-1, H2為0.8 mol·L-1, CH4為0.8 mol·L-1, H2O為1.6 mol·L-1.

①0～10 min內(nèi)v(H2)=_______________.

②300℃時上述反應的平衡常數(shù)K=___________,若200℃時該反應的平衡常數(shù)K=64.8,則該反應的ΔH__________(填“>”或“<”)0.

Answer 1

(16分) （1） 離子鍵 (1分) NaH+H2O=NaOH+H2↑(2分)

（2） Zn+2H+=Zn2++H2↑ (2分) c (1分)

（3） B (2分)

（4） 2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-665 kJ·mol-1 (2分)

（5） ① 0.32 mol·L-1·min-1 ② 25 ＜ (各2分)

【解析】

試題分析：（1）NaH屬于離子化合物，所以NaH中含有離子鍵；與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，所以NaH與水反應的化學方程式是NaH+H2O=NaOH+H2↑；

（2）Zn與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，離子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑；在Al、Zn、Fe三種金屬中，Al的金屬性最強，所以Al與稀硫酸反應的速率最快，所以c曲線代表Al；

（3）儲氫的反應是放熱反應，且是氣體物質(zhì)的量減少的反應，所以使平衡正向移動的條件是低溫高壓，答案選B；

（4）根據(jù)反應的微觀圖可知，H2還原NO生成氮氣和水蒸氣的熱效應ΔH=[2×630++2×436-（945+4×463）]kJ/mol=-665kJ/mol，所以H2還原NO生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式是2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-665 kJ·mol-1；

（5）①0～10 min內(nèi)，甲烷的濃度是0.8mol/L，說明氫氣的濃度減少3.2mol/L，所以0～10 min內(nèi)v(H2)=3.2mol/L/10min=0.32 mol·L-1·min-1；

②根據(jù)題目中各物質(zhì)的平衡濃度，可計算300℃時上述反應的平衡常數(shù)K=(0.8×1.62)/(0.2×0.84)=25. 200℃時該反應的平衡常數(shù)K=64.8>25，說明降低溫度，平衡常數(shù)增大，則降低溫度，平衡正向移動，正向是放熱反應，ΔH<0.

考點：考查化合物性質(zhì)的判斷，化學鍵的判斷