Question

【題目】氫氣是一種清潔能源，又是合成氨工業(yè)的重要原料．
（1）已知：CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H=206.2kJmol﹣1CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）△H=247.4kJmol﹣1
甲烷和H2O（g）反應(yīng)生成H2和CO2的熱化學(xué)方程式為 ．
（2）工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣92.4kJmol﹣1 ． 某溫度下，把10mol N2與28mol H2置于容積為10L的密閉容器內(nèi)，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率為60%，則10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v（H2）=molL﹣1min﹣1 ， 則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ． 欲增大氮?dú)獾钠胶廪D(zhuǎn)化率，可采取的措施有（寫一種措施即可）．
（3）如圖所示裝置工作時(shí)均與H2有關(guān)．
①圖1所示裝置中陽極的電極反應(yīng)式為
②圖2所示裝置中，通入H2的管口是（選填字母代號(hào)）．
③某同學(xué)按圖3所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將玻璃管內(nèi)固體物質(zhì)冷卻后，溶于稀硫酸，充分反應(yīng)后，滴加KSCN溶液，溶液不變紅，再滴入新制氯水，溶液變?yōu)榧t色．該同學(xué)據(jù)此得出結(jié)論：鐵與水蒸氣反應(yīng)生成FeO和H2 ． 該結(jié)論（填“嚴(yán)密”或“不嚴(yán)密”），你的理由是（用離子方程式和必要的文字說明）．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kJ/mol
（2）0.18；3.6；增加氫氣的濃度或分離出氨氣或降溫
（3）MnO42﹣﹣e﹣=MnO4﹣；d；不嚴(yán)密；產(chǎn)物中含+3價(jià)鐵的物質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)后生成Fe3+ ， Fe3+可與過量的Fe反應(yīng)生成Fe2+：2Fe3++Fe=3Fe2+
【解析】解：（1.）CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJ/mol① CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4kJ/mol②
將方程式①×2﹣②得CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kJ/mol，
所以答案是：CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165.0kJ/mol；
（2.）轉(zhuǎn)化的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量=10mol×60%=6mol，則10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N2）= =0.06mol/L．min，同一化學(xué)反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以v（H2）=0.18mol/L．min；
反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，C（N2）= =0.4mol/L，C（H2）= mol/L，
C（NH3）= =1.2mol/L，則K= =3.6（mol/L） ﹣2；
該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增加反應(yīng)物或減小生成物的濃度或降低溫度都能使反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以增加氫氣的濃度或分離出氨氣或降溫都能使該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
所以答案是：0.18；3.6；增加氫氣的濃度或分離出氨氣或降溫；
（3.）①陽極上錳酸根離子失電子生成高錳酸根離子，電極反應(yīng)式為：MnO42﹣﹣e﹣=MnO4﹣ ．
所以答案是：MnO42﹣﹣e﹣=MnO4﹣；
②氫氧燃料堿性電池中，氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，圖片中氫氧根離子向d電極移動(dòng)，說明d電極上是氫氣，
所以答案是：d；
③鐵和水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象知，該反應(yīng)中部分鐵未參加反應(yīng)導(dǎo)致剩余的鐵和鐵離子反應(yīng)生成二價(jià)鐵離子，離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+ ， 所以說不嚴(yán)密，
所以答案是：不嚴(yán)密； 產(chǎn)物中含+3價(jià)鐵的物質(zhì)與稀硫酸反應(yīng)后生成Fe3+ ， Fe3+可與過量的Fe反應(yīng)生成Fe2+：2Fe3++Fe=3Fe2+ ．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解化學(xué)平衡的計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，掌握反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．