Question

(16分)氢是一种重要的非金属元素.氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。

（1）NaH是一种生氢剂，NaH与H₂O反应放出H₂.NaH含有的化学键为________(填“离子键”或“共价键”)，NaH与H₂O反应的化学方程式为________________.

（2）写出实验室用锌与稀硫酸反应制取H₂的离子方程式:_________.图中三根曲线表示锌、铝、铁分别与稀硫酸反应时金属质量与H₂体积的关系,其中能表示铝的是________(填“a”“b”或“c”).

（3）金属-有机框架物(MOFs)储氢材料是由金属氧化物团簇通过有机高分子链组装形成的晶态材料.MOFs储氢材料比表面积大,空隙率高,储氢容量大,其储氢和放氢的原理可表示为MOFs(s)+nH₂(g)(H₂)_nMOFs(s),ΔH<0,则储氢时的适宜条件为________(填字母).

A.低温低压     B.低温高压       C.高温低压       D.高温高压

（4）某硝酸厂处理尾气中的NO的方法是用H₂将NO还原为N₂.

已知:H₂还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是_________________________.

（5）一定条件下,用H₂将二氧化碳转化为甲烷的反应如下:

CO₂(g) + 4H₂(g)CH₄(g) + 2H₂O(g)

向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO₂和H₂,在300℃时发生上述反应,10 min后达到平衡时各物质的浓度分别为: CO₂为0.2 mol·L^-1, H₂为0.8 mol·L^-1, CH₄为0.8 mol·L^-1, H₂O为1.6 mol·L^-1.

①0～10 min内v(H₂)=_______________.

②300℃时上述反应的平衡常数K=___________,若200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的ΔH__________(填“>”或“<”)0.

Answer

(16分) （1） 离子键 (1分) NaH+H2O=NaOH+H2↑(2分)

（2） Zn+2H+=Zn2++H2↑ (2分) c (1分)

（3） B (2分)

（4） 2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-665 kJ·mol-1 (2分)

（5） ① 0.32 mol·L-1·min-1 ② 25 ＜ (各2分)

【解析】

试题分析：（1）NaH属于离子化合物，所以NaH中含有离子键；与水反应生成氢氧化钠和氢气，所以NaH与水反应的化学方程式是NaH+H2O=NaOH+H2↑；

（2）Zn与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，离子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑；在Al、Zn、Fe三种金属中，Al的金属性最强，所以Al与稀硫酸反应的速率最快，所以c曲线代表Al；

（3）储氢的反应是放热反应，且是气体物质的量减少的反应，所以使平衡正向移动的条件是低温高压，答案选B；

（4）根据反应的微观图可知，H2还原NO生成氮气和水蒸气的热效应ΔH=[2×630++2×436-（945+4×463）]kJ/mol=-665kJ/mol，所以H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-665 kJ·mol-1；

（5）①0～10 min内，甲烷的浓度是0.8mol/L，说明氢气的浓度减少3.2mol/L，所以0～10 min内v(H2)=3.2mol/L/10min=0.32 mol·L-1·min-1；

②根据题目中各物质的平衡浓度，可计算300℃时上述反应的平衡常数K=(0.8×1.62)/(0.2×0.84)=25. 200℃时该反应的平衡常数K=64.8>25，说明降低温度，平衡常数增大，则降低温度，平衡正向移动，正向是放热反应，ΔH<0.

考点：考查化合物性质的判断，化学键的判断