【題目】氫是一種理想的綠色清潔能源,氫氣的制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。 已知利用FeOFe3O4循環(huán)制氫的相關(guān)反應(yīng)如下:

反應(yīng)I H2O(g)+3FeO(s) Fe3O4 (s) + H2(g) △H=a kJ mo1-1;

反應(yīng)II 2 Fe3O4(s) FeO (s) + O2(g) △H=b kJ mo1-1。

(1) 反應(yīng):2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H =________(用含 a、b的代數(shù)式表示)kJ mo1-1。

(2)上述反應(yīng)中a<0、b>0,從能源利用及成本的角度考慮,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)II可采用的方案是________。

(3)900℃時(shí),在甲、乙兩個(gè)體積均為2.0 L的密閉容器中分別投入060 mol FeO(s)并通入020 mol H2O(g),甲容器用 FeO細(xì)顆粒,乙容器用FeO粗顆粒。反應(yīng)過(guò)程中H2的生成速率的變化如圖1所示。

FeO細(xì)顆粒和FeO粗顆粒時(shí),H2的生成速率不同的原因是__________。.

FeO細(xì)顆粒時(shí)H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率與用FeO粗顆粒時(shí)H2O(g)的平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系是___________(前者大”“前者小相等”)

(4)FeO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示。請(qǐng)?jiān)趫D3中畫(huà)出1000℃、用FeO細(xì)顆粒時(shí),H2O(g)轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)(進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注)。

【答案】

(l)2a+b;

(2) 用反應(yīng)I放出的熱量向反應(yīng)II供熱或用廉價(jià)清潔能源提供熱能;

(3) ①FeO細(xì)顆粒表面積大,與H2O的接觸面積大,反應(yīng)速率快;相等

(4)

【解析】

試題分析:(1)已知H2O(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ/mol(),2Fe3O4═6FeO(s)+O2g△H=bkJ/mol (),利用蓋斯定律,將()×2+()可得2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=(2a+b)kJ/mol,故答案為:(2a+b)kJ/mol;

(2) b0,要使該制氫方案有實(shí)際意義,應(yīng)給反應(yīng)提供能量才能使反應(yīng)發(fā)生,可利用廉價(jià)清潔能源提供熱能或利用太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⑸锬、核能等,故答案為:用反?yīng)I放出的熱量向反應(yīng)II供熱或用廉價(jià)清潔能源提供熱能;

(3)因細(xì)顆粒FeO表面積大,固體的表面積越大,與氫氣的接觸面越大,則反應(yīng)速率越大,故答案為:細(xì)顆粒FeO表面積大,與氫氣的接觸面越大,反應(yīng)速率加快;

固體的表面加大小與平衡移動(dòng)無(wú)關(guān),則平衡狀態(tài)相同,故答案為:相等;

(4)由圖1可知,升高溫度,FeO的轉(zhuǎn)化率降低,說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)速率增大,但反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低,則圖象為,故答案為:。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】50mL 1.Omol·L—1鹽酸跟50mL 1.1mol·L—1氫氧化鈉溶液在圖所示裝置中進(jìn)行中和反應(yīng),并通過(guò)測(cè)定反應(yīng)過(guò)程中所放出的熱量來(lái)計(jì)算中和熱。試回答下列問(wèn)題:

(1)大小燒杯間填滿(mǎn)碎泡沫塑料的作用是_______________。

(2)_________(填“能”或“不能”)將環(huán)形玻璃攪拌棒改為環(huán)形金屬(如銅)棒。其原因是__________________。

(3)大燒杯上如不蓋硬紙板,對(duì)求得中和熱數(shù)值的影響是________(填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”)。

(4)如果改用60mL 1.Omol·L—1鹽酸跟50mL 1.1mol·L—1氫氧化鈉溶液進(jìn)行反應(yīng),則與上述實(shí)驗(yàn)相比,所放熱量_______(填“增加” “減少”或“不變”),理由是_____________;所求中和熱數(shù)值_________(填“增加”“減少”或“不變”),理由是_______________;

(5)________(填“能”或“不能”)用Ba(OH)2和硫酸代替鹽酸和氫氧化鈉溶液,理由是______________________.

(6)Q=cmt,其中Q表示此中和反應(yīng)放出的熱量,m表示反應(yīng)后混合液的質(zhì)量,c表示反應(yīng)后混合溶液的比熱容,t表示反應(yīng)前后溶液的溫度的差值。該實(shí)驗(yàn)小組做了三次實(shí)驗(yàn),每次取溶液各50mL,并記錄如下原始數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)

起始溫度t1/

終止溫度/t2/

溫差(t2-t1)/

1

25.0

32.6

2

25.1

31.8

3

25.1

31.9

已知鹽酸、NaOH溶液密度近似為1.00g/cm3,中和后混合液的比熱容c=4.184×10—3kJ/(g·),則該反應(yīng)的中和熱為H=____________(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)

(7)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)值結(jié)果與57.3kJ/mol有偏差,產(chǎn)生偏差的原因可能是_______(填字母)。

a.實(shí)驗(yàn)裝置保溫、隔熱效果差

b.量取NaOH溶液的體積時(shí)仰視讀數(shù)

C.分多次把NaOH溶液倒入盛有鹽酸的小燒杯中

d.用溫度計(jì)測(cè)定NaOH溶液起始溫度后直接測(cè)定HCl溶液的溫度

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列有關(guān)電子云及示意圖的說(shuō)法正確的是( )

A. 電子云是籠罩在原子核外的云霧

B. 小黑點(diǎn)多的區(qū)域表示電子多

C. 小黑點(diǎn)疏的區(qū)域表示電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少

D. 電子云是用高速照相機(jī)拍攝的照片

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】科學(xué)家已經(jīng)合成出氧的一種單質(zhì)O4 , 下列關(guān)于該物質(zhì)的說(shuō)法正確的是(
A.摩爾質(zhì)量是64g
B.是氧的一種同位素
C.分子中含有離子鍵
D.是氧的一種同素異形體

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】據(jù)中央電視臺(tái)報(bào)道,近年來(lái)我國(guó)的一些沿江城市多次出現(xiàn)大霧天氣,致使高速公路關(guān)閉,航班停飛,霧屬于下列哪種分散系(
A.乳濁液
B.溶液
C.膠體
D.懸濁液

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列關(guān)于晶體和非晶體的本質(zhì)區(qū)別的敘述中,正確的是( 。

A. 是否是具有規(guī)則幾何外形的固體

B. 物理性質(zhì)是否有各向異性

C. 是否是具有美觀對(duì)稱(chēng)的外形

D. 內(nèi)部構(gòu)成微粒是否在空間呈有規(guī)則的重復(fù)排列

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】將少量鋁粉投入下列物質(zhì)中,充分反應(yīng)后無(wú)固體殘留的是

A. 熱的純水 B. 熱的燒堿 C. 冷的濃硫酸 D. 冷的硫酸銅溶液

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】4p能級(jí)只填充一半電子的原子,其原子序數(shù)是

A. 15 B. 33 C. 35 D. 51

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】質(zhì)量相同的下列物質(zhì)中,含分子數(shù)最多的是(
A.O3
B.CO
C.Cl2
D.NH3

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同步練習(xí)冊(cè)答案