Question

19．合金貯氫材料具有優(yōu)異的吸放氫性能，在配合氫能的開發(fā)中起到重要作用．
（1）一定溫度下，某貯氫合金（M）的貯氫過程如圖所示，縱軸為平衡時氫氣的壓強（p），橫軸表示固相中氫原子與金屬原子的個數(shù)比（H/M）．
在OA段，氫溶解于M中形成固溶體MH_x，隨著氫氣壓強的增大，H/M逐慚增大；在AB段，MH_x與氫氣發(fā)生氫化反應生成氫化物MH_y，氫化反應方程式為：zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）△H（Ⅰ）；在B點，氫化反應結(jié)束，進一步增大氫氣壓強，H/M幾乎不變．反應（Ⅰ）中z=$\frac{2}{y-x}$（用含x和y的代數(shù)式表示）．溫度為T₁時，2g某合金4min內(nèi)吸收氫氣240mL，吸氫速率v=30mL•g^-1•min^-1．反應（Ⅰ）的焓變△H_Ⅰ＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）η表示單位質(zhì)量貯氫合金在氫化反應階段的最大吸氫量占其總吸氫量的比例，則溫度為T₁、T₂時，η（T₁）＞ η（T₂）（填“＞”“＜”或“=”）．當反應（Ⅰ）處于圖中a點時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，達到平衡后反應（Ⅰ）可能處于圖中的c點（填“b”“c”或“d”），該貯氫合金可通過加熱或減壓的方式釋放氫氣．
（3）貯氫合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反應，溫度為T時，該反應的熱化學方程式為CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol．已知溫度為T時：CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）中遵循質(zhì)量守恒定律，則反應前后H原子個數(shù)相同；吸氫速率v=$\frac{\frac{240mL}{2g}}{4min}$；由圖可知，相同氫原子與金屬原子的個數(shù)比時，T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動；
（2）T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，低溫下有利于吸收氫；當反應（Ⅰ）處于圖中a點時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，因溫度不變，K不變，則平衡時氫原子與金屬原子的個數(shù)比增大，平衡點在曲線AB上；釋放氫氣即為平衡逆向移動，結(jié)合該反應為放熱反應、氣體體積減小的反應特點解答；
（3）①CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1，由蓋斯定律可知，②-①得到CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g），以此來解答．

解答 解：（1）zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）中遵循質(zhì)量守恒定律，則反應前后H原子個數(shù)相同，則zx+2=zy，解得z=$\frac{2}{y-x}$；吸氫速率v=$\frac{\frac{240mL}{2g}}{4min}$=30mL•g^-1•min^-1；由圖可知，相同氫原子與金屬原子的個數(shù)比時，T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動，可知正反應△H_Ⅰ＜0，
故答案為：$\frac{2}{y-x}$；30；＜；
（2）T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，低溫下有利于吸收氫，T₁＜T₂時，則η（T₁）＞η（T₂）；當反應（Ⅰ）處于圖中a點時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，因溫度不變，K不變，平衡時氫原子與金屬原子的個數(shù)比增大，平衡點在曲線AB上，則達到平衡后反應（Ⅰ）可能處于圖中的c點；釋放氫氣即為平衡逆向移動，因該反應為放熱反應、氣體體積減小的反應，則該貯氫合金可通過加熱或減壓的方式釋放氫氣，
故答案為：＞；c；加熱；減壓；
（3）①CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1，由蓋斯定律可知，②-①得到CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g），△H=-41kJ•mol^-1-（+165kJ•mol^-1）=-206kJ/mol，則熱化學方程式為CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol，
故答案為：CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol．

點評 本題為2015年山東高考題30題，涉及化學平衡、熱化學反應式、反應熱計算及圖象分析，把握平衡移動的影響因素、圖象中縱橫坐標的含義為解答的關(guān)鍵，（2）為解答的難點，側(cè)重分析與應用能力的綜合考查，題目難度中等．