Question

氢气是一种清洁能源，又是合成氨工业的重要原料．（1）已知：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+20

氢气是一种清洁能源，又是合成氨工业的重要原料．（1）已知：CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJ/molCH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）△H=+247.4kJ/mol甲烷和H2O（g）反应生成H2和CO2的热化学方程式为______．（2）工业合成氨的原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol．某温度下，把10mol N2与28mol H2置于容积为10L的密闭容器内，10min时反应达到平衡状态，测得氮气的平衡转化率为60%，则10min内的平均反应速率v（H2）=______mol/（L?min），该温度下该反应的平衡常数K=______．欲增大氮气的平衡转化率，可采取的措施有______（写一种措施即可）．（3）图所示装置工作时均与H2有关．①图1所示装置中阳极的电极反应式为______．②图2所示装置中，通入H2的管口是______（选填字母代号）．③某同学按图3所示装置进行实验，实验结束后，将玻璃管内固体物质冷却后，溶于稀硫酸，充分反应后，滴加KSCN溶液，溶液不变红，再滴入新制氯水，溶液变为红色．该同学据此得出结论：铁与水蒸气反应生成FeO和H2．该结论______（填“严密”或“不严密”），你的理由是______（用离子方程式表示）．

Answer 1

（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
将方程式①×2-②得CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kJ/mol．
故答案为：CH₄（g）+2H₂O（g）=CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165.0kJ/mol．
（2）转化的氮气的物质的量=10mol×60%=6mol，则10min内的平均反应速率v（N₂）=

6mol 10L

10min

=0.06mol/L．min，同一化学反应中同一时间段内各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H₂）=0.18mol/L．min；
反应达到平衡状态时，C（N₂）=

10(1?60%)mol

10L

=0.4mol/L，C（H₂）=

28mol?3×10(1?60%)mol

10L

1mol/L，
C（NH₃）=

2×10×60%mol

10L

=1.2mol/L，z则K=

(1.2mol/L)2

0.4mol/L×(1mol/L)3

=3.6（mol/L） ^-2．
该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，增加反应物或减小生成物的浓度或降低温度都能使反应向正反应方向移动，所以增加氢气的浓度或分离出氨气或降温都能使该反应向正反应方向移动．
故答案为：0.18；3.6；增加氢气的浓度或分离出氨气或降温．
（3）①阳极上锰酸根离子失电子生成高锰酸根离子，电极反应式为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
故答案为：MnO₄^2--e^-=MnO₄^-．
②氢氧燃料碱性电池中，氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，图片中氢氧根离子向d电极移动，说明d电极上是氢气．
故答案为：d．
③铁和水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，根据反应现象知，该反应中部分铁未参加反应导致剩余的铁和铁离子反应生成二价铁离子，离子方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，所以说不严密．
故答案为：不严密； 2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．