Question

氢能源是公认的环境友好型二次能源，对其开发和利用是科研领域研究的热点。

回答下列问题：

（1）甲烷与水蒸气的催化反应可制备和合成气。

已知：Ⅰ；

Ⅱ。

①制备合成气反应的热化学方程式为_________。

②制备合成气时，会因副反应而使合成气产率降低。有利于降低副反应的反应条件为________任写一点；有利于提高制备合成气反应选择性的关键因素为_____。

③一定温度下，向5L恒容密闭容器中充入和，只发生反应Ⅱ。10min达到平衡时测得CO的体积分数为。则0—10min内，用浓度变化表示的平均反应速率______；下列事实能说明该反应达到平衡状态的是____填选项字母。

A 混合气体密度不再改变    混合气体的平均相对分子质量不再改变

C 容器内气体压强不再改变  断裂键同时断裂键

（2）部分合金可用于氢能源的存储。一定温度下，某储氢合金的储氢效率固相中氢原子与金属原子的数目之比与温度和氢气的平衡压强的关系如图所示。在OA段，氢溶解于M中形成固溶体；在AB段，发生氢化反应的化学方程式为。

①时，该反应的平衡常数__________用含的代数式表示，为用分压表示的平衡常数。

②_________________填“”“”或“”。

③当反应处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应可能处于图中的______________点填“b”“c”或“d”。

（3）氢能源在电化学领域的一种存储和应用的原理为，充电时的阳极反应式为_____________。

Answer

升高温度或减小压强 选择合适的催化剂 D

【解析】

（1）根据盖斯定律进行解答；

（2）根据影响化学反应速率因素和影响化学平衡移动的因素考虑选择反应条件；

（3）根据化学反应速率公式和判断化学反应达到平衡的依据解答；

（4）根据平衡常数的计算公式及影响化学平衡的因素解答；根据电解反应原理书写电极反应式。

（1）①根据盖斯定律Ⅱ—Ⅰ得甲烷与水蒸气的催化反应：，故答案为：；

②根据副反应为气体分子总数减小的放热反应，所以有利于降低副反应的反应条件为升高温度或减小压强等；催化剂可提高反应的选择性，故答案为：升高温度或减小压强；选择合适的催化剂；

③反应Ⅱ为，根据平衡时CO的体积分数为，计算得CO的平衡物质的量为，则参加反应的、的物质的量分别为、，则内，；

A.因为容器容积和气体质量一直保持恒定，所以气体密度保持恒定，故A项错误；

B.因为气体总质量一直保持不变，气体总物质的量也一直保持不变，所以混合气体的平均相对分子质量一直保持不变，故B项错误；

C.因为容器内气体总物质的量不变，所以压强一直保持不变，故C项错误；

D.由反应方程式知，断裂键同时断裂键时，正、逆反应速率相等，达到平衡状态，故D项正确，故答案为：；D；

（2）①T1时，储氢反应结束后，氢气的平衡压强为kPa，该反应的平衡常数，故答案为： ；

②由图可知，升高温度，氢气增多，说明平衡逆向移动，故该反应的，故答案为：；

③储氢反应结束前，当反应处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，不变，平衡压强不变，充入的氢气被合金吸收，达到平衡后反应可能处于图中的c点，故答案为：；

（3）充电时的阳极发生氧化反应，其反应式为，故答案为：。