Question

【題目】Ⅰ.十氫萘是具有高儲(chǔ)氫密度的氫能載體，經(jīng)歷“十氫萘(C10H18)→四氫萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脫氫過程釋放氫氣。

已知：C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g) ΔH1

C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) ΔH2

ΔH1>ΔH2>0；C10H18→C10H12的活化能為Ea1，C10H12→C10H8的活化能為Ea2，十氫萘的常壓沸點(diǎn)為192℃；在192℃，液態(tài)十氫萘的脫氫反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率約為9%。

請(qǐng)回答：

（1）有利于提高上述反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的條件是___。

A.高溫高壓 B.低溫低壓

C.高溫低壓 D.低溫高壓

（2）研究表明，將適量的十氫萘置于恒容密閉反應(yīng)器中，升高溫度帶來高壓，該條件下也可顯著釋氫，理由是___。

（3）溫度335℃，在恒容密閉反應(yīng)器中進(jìn)行高壓液態(tài)十氫萘(1.00mol)催化脫氫實(shí)驗(yàn)(兩步反應(yīng)都使用了催化劑)，測(cè)得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1和x2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì))隨時(shí)間的變化關(guān)系，如圖1所示。

①在8h時(shí)，反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的量為___mol(忽略其他副反應(yīng))。

②x1顯著低于x2的原因是___。

③在圖2中繪制“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量—反應(yīng)過程”示意圖___。

Ⅱ.（1）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，以H2O和N2為原料，熔融NaOH—KOH為電解質(zhì)，納米Fe2O3作催化劑，在250℃和常壓下可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)合成氨。陰極區(qū)發(fā)生的變化可視為按兩步進(jìn)行，請(qǐng)補(bǔ)充完整。

電極反應(yīng)式：___和2Fe＋3H2O＋N2=Fe2O3＋2NH3。

（2）常溫下飽和亞硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為1.25mol·L-1，電離常數(shù)Ka1=1.54×10-2，Ka2=1.02×10-7。向10mL飽和H2SO3溶液中滴加相同物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液VmL。當(dāng)V=amL時(shí)，溶液中離子濃度有如下關(guān)系：c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)；當(dāng)V=bmL時(shí)，溶液中離子濃度有如下關(guān)系：c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO32-)+c(H2SO3)；則a___(填“大于”“小于”或“等于”)b。

Answer 1

【答案】C 是反應(yīng)吸熱，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，與此同時(shí)，溫度升高導(dǎo)致十氫萘汽化，濃度增大，平衡正向移動(dòng)，生成氫氣量顯著增加 1.951 催化劑顯著降低了C10H12到C10H8的活化能，反應(yīng)生成C10H12迅速轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>C10H8，使C10H12不能積累 Fe2O3＋6e-＋3H2O=2Fe＋6OH- 大于

【解析】

Ⅰ．（1）根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析平衡轉(zhuǎn)化率的變化；

（2）升高溫度平衡正向移動(dòng)；

（3）①根據(jù)方程式C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)、C10H18(l) C10H8(l)+5H2(g)計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量；

②x1顯著低于x2說明C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)反應(yīng)快；

③C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)速率快，活化能��；

Ⅱ.（1）陰極反應(yīng)是；

（2）根據(jù)電荷守恒，可判斷當(dāng)c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)，溶液呈中性；根據(jù)物料守恒，可判斷當(dāng)c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO32-)+c(H2SO3)時(shí)，溶質(zhì)為NaHSO3；

（1）A. 正反應(yīng)的氣體物質(zhì)的量增大，加壓平衡逆向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率降低，故不選A；

B. 正反應(yīng)吸熱，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率降低，故不選B；

C. 正反應(yīng)的氣體物質(zhì)的量增大，降低壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)吸熱，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，高溫低壓，平衡轉(zhuǎn)化率增大，故選C；

D. 正反應(yīng)吸熱，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率降低，正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量增大，加壓平衡逆向移動(dòng)，平衡轉(zhuǎn)化率降低，故不選D；選C。

（2）正反應(yīng)吸熱，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，與此同時(shí)，溫度升高導(dǎo)致十氫萘汽化，濃度增大，平衡正向移動(dòng)，故生成氫氣量顯著增加；

（3）①根據(jù)圖示，在8h時(shí)，C10H12(g)的物質(zhì)的量是1mol×0.027=0.027mol，則C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g)反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量是0.027mol×3=0.081mol，C10H8 (g)的物質(zhì)的量是0.374mol，則C10H18(l) C10H8(l)+5H2(g) 反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量是0.374mol×5=1.87mol，容器中氫氣的物質(zhì)的量是1.87mol+0.081mol=1.951mol；

②x1顯著低于x2說明C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)反應(yīng)快，催化劑顯著降低了C10H12到C10H8的活化能，反應(yīng)生成C10H12迅速轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>C10H8，使C10H12不能積累；

③C10H18→C10H12→C10H8反應(yīng)放熱，C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g)速率快，活化能小，所以“C10H18→C10H12→C10H8”的“能量—反應(yīng)過程”示意圖是；

Ⅱ.（1）陰極反應(yīng)是，減去2Fe＋3H2O＋N2=Fe2O3＋2NH3得第一步反應(yīng)式為Fe2O3＋6e-＋3H2O=2Fe＋6OH-；

（2）根據(jù)電荷守恒，c(Na+)+ c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+(OH-)，當(dāng)c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)時(shí)c(H+)= (OH-)，溶液呈中性；根據(jù)物料守恒，可判斷當(dāng)c(Na+)=c(SO32-)+c(HSO32-)+c(H2SO3)，溶質(zhì)為NaHSO3，亞硫酸的電離平衡常數(shù)Ka1=1.54×10-2，Ka2=1.02×10-7，可知HSO3-電離大于水解，NaHSO3溶液呈酸性，所以a大于b。