Question

【題目】（一）十氫萘是具有高儲氫密度的氫能載體，經(jīng)歷“十氫萘(C10H18)→四氫萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脫氫過程釋放氫氣。已知：ΔH1＞ΔH2＞0

C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1

C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2

請回答：

（1）則C10H8(l)＋5H2(g)C10H18(l) ΔH3=___________。

（2）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

（3）研究表明，將適量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：_______________________________。

（4）溫度335℃時，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)，測得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1和x2（以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì)）隨時間的變化關(guān)系，如下圖所示。

在8h時，反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的量為：_________ mol（忽略其他副反應(yīng)）。

②已知反應(yīng)過程中的能量變化如圖所示，x1顯著低于x2的原因是：_________________________。

（二）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。

（5）陰極區(qū)發(fā)生的變化可視為按兩步進(jìn)行。先發(fā)生的電極反應(yīng)式為：________________________，隨后發(fā)生反應(yīng)：2Fe+3H2O+N2==2NH3+Fe2O3。

Answer 1

【答案】 -（ΔH1+ΔH2） C 溫度升高加快反應(yīng)速率，溫度升高使平衡正向移動的作用大于壓強(qiáng)增大使平衡逆向移動的作用 1.951 反應(yīng)2的活化能比反應(yīng)1的小，催化劑顯著降低了反應(yīng)2的活化能，反應(yīng)生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8，故x1顯著低于x2 Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-

【解析】(1)①C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1，②C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2，根據(jù)蓋斯定律，將①+②得：C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2，則C10H8(l)＋5H2(g)C10H18(l) ΔH3=-(ΔH1+ΔH2)，故答案為：-(ΔH1+ΔH2)；

(2)ΔH1＞ΔH2＞0，則ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0，則C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0。A.增大壓強(qiáng)平衡逆向移動，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，故A錯誤；B.降低溫度，平衡逆向移動，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，故B錯誤；C. 升高溫度，平衡正向移動，降低壓強(qiáng)，平衡正向移動，均有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，故C正確； D. 降低溫度，平衡逆向移動，不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，故D錯誤；故選C；

(3)根據(jù)反應(yīng)方程式C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2＞0。溫度升高加快反應(yīng)速率，溫度升高使平衡正向移動的作用大于壓強(qiáng)增大使平衡逆向移動的作用，平衡仍然正向移動，釋放出氫氣，故答案為：溫度升高加快反應(yīng)速率，溫度升高使平衡正向移動的作用大于壓強(qiáng)增大使平衡逆向移動的作用；

(4)①在8h時，C10H8的產(chǎn)率為0.374，則n(C10H8)=0.374×1.00mol=0.374mol，C10H12的產(chǎn)率為0.027，則n(C10H8)=0.027×1.00mol=0.027mol，根據(jù)C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g) 和C10H18(l) C10H8(l)＋5H2(g)可知，生成的氫氣的物質(zhì)的量=0.027mol×3+0.374mol×5=1.951mol，故答案為：1.951；

②根據(jù)圖像，反應(yīng)2的活化能比反應(yīng)1的小，催化劑顯著降低了反應(yīng)2的活化能，反應(yīng)生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8，故x1顯著低于x2，故答案為：反應(yīng)2的活化能比反應(yīng)1的小，催化劑顯著降低了反應(yīng)2的活化能，反應(yīng)生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8，故x1顯著低于x2；

(5)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℃和常壓下合成氨。陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)隨后發(fā)生反應(yīng)：2Fe+3H2O+N2==2NH3+Fe2O3，由于納米Fe2O3作催化劑，說明陰極區(qū)首先發(fā)生Fe2O3得到電子的反應(yīng)生成鐵，電極反應(yīng)式為Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，故答案為：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；