Question

（14分）“氫能”將是未來最理想的新能源。
Ⅰ 在25℃,101KPa條件下，1 g氫氣完全燃燒生成液態水時放出142.9kJ熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為                                                        。
Ⅱ 氫氣通常用生產水煤氣的方法制得。其中CO(g)+ H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g) △H＜0。在850℃時，平衡常數K=1。
(1)若升高溫度至950℃，達到新平衡狀態時K         （填“＞”、“＜”或“＝”）1。
(2)850℃時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0 molCO、3.0mol H₂O、1.0 molCO₂和x mol H₂，則：
①當x = 5.0時，上述平衡向              （填“正反應”或“逆反應”）方向進行。
②若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是                       。
③若設x="5.0" mol和x="6.0" mol，其他物質的投料不變，當上述反應達到平衡后，測得H₂的體積分數分別為a%、b%，則a      （填“＞”、“＜”或“＝”）b。
Ⅲ 海水淡化獲得淡水的過程也可以產生氫氣。下面是利用電滲析法處理海水獲得淡水的原理圖，已知海水中含Na^＋、Cl^－、Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－等離子，電極為惰性電極。請分析下列問題：

(1)陽離子交換膜是指______________ (填A或B)。
(2)寫出通電后陽極的電極反應式：_________________________________________，在陰極區觀察到的現象是：_________________________________________。

Answer 1

ⅠH₂(g)+ 1/2O₂(g)＝H₂O(l) △H＝-285.8kJ/mol（2分）
Ⅱ(1)＜（1分）(2) ①逆反應（2分）②0≤x＜3或x＜3（2分）③＜（2分）
Ⅲ （1）B（1分） （2）2Cl^--2e^-═Cl₂↑；出現白色沉淀

試題分析：Ⅰ 在25℃,101KPa條件下，1 g氫氣完全燃燒生成液態水時放出142.9kJ熱量，則2g氫氣即1mol氫氣完全燃燒生成液態水時放出142.9kJ熱量×2＝285.8kJ。由于燃燒熱是在一定條件下，1mol可燃物完全燃燒生成穩定的氧化物時所放出的熱量，則表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H₂(g)+ 1/2O₂(g)=H₂O(l) △H＝-285.8kJ/mol。
Ⅱ（1）正方應是放熱反應，因此升高溫度平衡向逆反應方向進行，則若升高溫度至950℃，達到新平衡狀態時K＜1。
（2）①由于反應前后體積不變，則可以用物質的量表示濃度計算平衡常數。則當x = 5.0時，此時濃度商為 ＞1，因此反應向逆反應方向進行。
②若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則 ＜1，解得x＜3，因此x應滿足的條件是0≤x＜3。
③增大一種生成物（氫氣）的體積分數，平衡向逆反應方向移動，平衡移動的結果是降低這種增大的幅度，故平衡后氫氣的體積分數還是大于原來的。
Ⅲ（1）陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，隔膜B和陰極相連，陰極是陽離子放電，所以隔膜B是陽離子交換膜。
（2）根據陽極是氯離子放電：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極區是氫離子得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，和鈣離子，鎂離子形成沉淀。