當(dāng)前位置： 2023年遼寧省名校聯(lián)盟高考化學(xué)模擬試卷（3月份）> 試題詳情

某儲(chǔ)氫合金（M）的儲(chǔ)氫機(jī)理簡述如下：合金吸附H₂→氫氣解離成氫原子→形成含氫固溶體MH_x（α相）→形成氫化物MH_y（β相）。已知：MH_x（α相）與MH_y（β相）之間可建立平衡：kMH_x（s）+H₂（g）?kMH_y（s）ΔH＜0。請回答下列問題：
（1）上述平衡中化學(xué)計(jì)量數(shù)k=
2
y
-
x
2
y
-
x
（用含x、y的代數(shù)式表示）。
（2）t℃時(shí)，向體積恒定的密閉容器中加入一定量的儲(chǔ)氫合金（M），隨充入H₂量的改變，固相中氫原子與金屬原子個(gè)數(shù)比（H/M）與容器中H₂的平衡壓強(qiáng)p的變化關(guān)系如圖所示。

①在
低
低
溫
高
高
壓強(qiáng)下有利于該儲(chǔ)氫合金（M）儲(chǔ)存H₂（填“低”或“高”）。
②若6g該儲(chǔ)氫合金（M）在10s內(nèi)吸收的H₂體積為24mL，吸氫平均速率v=
0.4
0.4
mL/（g?s）。
③關(guān)于該儲(chǔ)氫過程的說法錯(cuò)誤的是
bc
bc
。
a.OA段：其他條件不變時(shí)，適當(dāng)升溫能提升形成α相的速率
b.AB段：由于H₂的平衡壓強(qiáng)p未改變，故AB段過程中無H₂充入
c.BC段：提升H₂壓力能大幅提高β相中氫原子物質(zhì)的量
（3）實(shí)驗(yàn)表明，H₂中常含有O₂、CO₂、CO、H₂O等雜質(zhì)，必須經(jīng)過凈化處理才能被合金儲(chǔ)存，原因是
防止合金與雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而失去吸附H₂的能力、防止合金與雜質(zhì)氣體形成配位化合物而失去吸附H₂的能力、防止合金吸附雜質(zhì)氣體而失去吸附H₂的能力、防止合金因雜質(zhì)氣體的存在而中毒均可
防止合金與雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而失去吸附H₂的能力、防止合金與雜質(zhì)氣體形成配位化合物而失去吸附H₂的能力、防止合金吸附雜質(zhì)氣體而失去吸附H₂的能力、防止合金因雜質(zhì)氣體的存在而中毒均可
。
（4）有資料顯示，儲(chǔ)氫合金表面氫化物的形成會(huì)阻礙儲(chǔ)氫合金吸附新的氫氣分子，若把儲(chǔ)氫合金制成納米顆粒，單位時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)氫效率會(huì)大幅度提高，可能的原因是
減小粒子直徑之后接觸面積變大，吸附速率變快；氫氣等量時(shí)表面的氫化物形成沒有大顆粒集中，對內(nèi)部金屬吸附氫氣的阻礙作用會(huì)變?nèi)?；吸附后擴(kuò)散的距離變短，很快能達(dá)到飽和
減小粒子直徑之后接觸面積變大，吸附速率變快；氫氣等量時(shí)表面的氫化物形成沒有大顆粒集中，對內(nèi)部金屬吸附氫氣的阻礙作用會(huì)變?nèi)酰晃胶髷U(kuò)散的距離變短，很快能達(dá)到飽和
。
（5）某鎂系儲(chǔ)氫合金的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示：

該儲(chǔ)氫合金的化學(xué)式為
Mg₂Ni
Mg₂Ni
。若儲(chǔ)氫后每個(gè)Mg原子都能結(jié)合2個(gè)氫原子，則該儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫容量為
419
419
mL/g（儲(chǔ)氫容量用每克合金結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣體積來表示，結(jié)果保留到整數(shù)）。

【答案】

；低；高；0.4；bc；防止合金與雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而失去吸附H₂的能力、防止合金與雜質(zhì)氣體形成配位化合物而失去吸附H₂的能力、防止合金吸附雜質(zhì)氣體而失去吸附H₂的能力、防止合金因雜質(zhì)氣體的存在而中毒均可；減小粒子直徑之后接觸面積變大，吸附速率變快；氫氣等量時(shí)表面的氫化物形成沒有大顆粒集中，對內(nèi)部金屬吸附氫氣的阻礙作用會(huì)變?nèi)酰晃胶髷U(kuò)散的距離變短，很快能達(dá)到飽和；Mg₂Ni；419

【解答】

【點(diǎn)評】

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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：21引用：2難度：0.6

相似題

1．苯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了苯容易發(fā)生取代反應(yīng)，因此研究苯的取代產(chǎn)物及反應(yīng)機(jī)理具有重要意義。
Ⅰ．（1）苯與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)生成苯磺酸，苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯，磺化反應(yīng)與硝化反應(yīng)不同，是可逆反應(yīng)。已知：H₂SO₄（濃硫酸）+
室溫
+H₂O，要使反應(yīng)向某一方向進(jìn)行，需采用不同的條件，要使苯磺酸重新轉(zhuǎn)變成苯和硫酸，需采用的條件是

、

。（請寫出兩點(diǎn)）
（2）苯的磺化反應(yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)中間體轉(zhuǎn)變?yōu)楸交撬崤c恢復(fù)為苯所越過的能壘差別不大（如圖1所示）。苯的硝化反應(yīng)歷程與苯的磺化反應(yīng)部分相似，但中間體都轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，反應(yīng)是不可逆的，在圖2上畫出硝化反應(yīng)的不可逆過程（表示出中間體的能量）

。
（3）發(fā)煙硫酸與苯反應(yīng)最快，在常溫下即可與苯發(fā)生磺化反應(yīng)，生成苯磺酸：H₂SO₄（發(fā)煙硫酸）+
室溫
+H₂O，當(dāng)發(fā)煙硫酸和苯按1：1反應(yīng)達(dá)到平衡后產(chǎn)生的苯磺酸的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為26%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為

。
Ⅱ．苯胺是苯的又一重要的取代產(chǎn)物，一步法合成苯胺的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。相關(guān)反應(yīng)如下：
①（l）+NH₃?H₂O（l）
催化劑
（l）+H₂↑（g）+H₂O（1），反應(yīng)①常溫下不自發(fā)。
（1）反應(yīng)①是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，判斷并說明理由：

。
（2）往反應(yīng)①中加入H₂O₂（l）后，所得反應(yīng)（簡稱反應(yīng)②，下同）在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，原因是

。（已知反應(yīng)①、②都是一步法合成苯胺的方法）
（3）下列描述正確的是

。
A．升高溫度反應(yīng)①的平衡常數(shù)增大
B．加壓有利于反應(yīng)①、②的平衡正向移動(dòng)
C．反應(yīng)①中加入H₂O₂（1）后平衡正向移動(dòng)
D．增大苯和一水合氨的配料比有利于提高苯胺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)
發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：13引用：1難度：0.6
解析
2．Ⅰ.（1）苯與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)生成苯磺酸，苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯，磺化反應(yīng)與硝化反應(yīng)不同，是可逆反應(yīng)。已知：H₂SO₄（濃硫酸）+，要使反應(yīng)向某一方向進(jìn)行，需采用不同的條件，要使苯磺酸重新轉(zhuǎn)變成苯和硫酸，需采用的條件是

（請寫出兩點(diǎn)）。
（2）苯的磺化反應(yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)中間體轉(zhuǎn)變?yōu)楸交撬崤c恢復(fù)為苯所越過的能壘差別不大（如圖1所示）。

苯的硝化反應(yīng)歷程與苯的磺化反應(yīng)部分相似，但中間體都轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，反應(yīng)是不可逆的，在圖2上畫出硝化反應(yīng)的不可逆過程（表示出中間體的能量）

。
（3）發(fā)煙硫酸與苯反應(yīng)最快，在常溫下即可與苯發(fā)生磺化反應(yīng)，生成苯磺酸：H₂SO₄（發(fā)煙硫酸）+，當(dāng)發(fā)煙硫酸和苯按1：1反應(yīng)達(dá)到平衡后產(chǎn)生的苯磺酸的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為26%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為

。
Ⅱ．苯胺是苯的又一重要的取代產(chǎn)物，一步法合成苯胺的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
相關(guān)反應(yīng)如下：
①，反應(yīng)①常溫下不自發(fā)。
（4）往反應(yīng)①中加入H₂O₂（l）后，所得反應(yīng)（簡稱反應(yīng)②，下同）在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，原因是

（已知反應(yīng)①、②都是一步法合成苯胺的方法）。
（5）下列描述正確的是

。
A．升高溫度反應(yīng)①的平衡常數(shù)增大
B．加壓有利于反應(yīng)①、②的平衡正向移動(dòng)
C．反應(yīng)①中加入H₂O₂（l）后平衡正向移動(dòng)
D．增大苯和一水合氨的配料比有利于提高苯胺的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)
發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：17引用：1難度：0.5
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3．煉鐵高爐用焦炭為還原料使Fe₂O₃還原為鐵，已知：
Ⅰ．C（s）+CO₂（g）?2CO（g）△H=+172kJ?mol^-1
Ⅱ．298K時(shí)，相關(guān)反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下表。

熱力學(xué)數(shù)據(jù) 反應(yīng)①2Fe₂O₃（s）+3C（s）═4Fe（s）+3CO₂（g）反應(yīng)②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）

△H/kJ?mol^-1 +468 △H₂

△G/kJ?mol^-1 +301 -29

△S/J?mol^-1K^-1 +558 +15

（1）反應(yīng)②的焓變△H₂的值為

。
（2）反應(yīng)①和反應(yīng)②中

（填“①”或“②”）代表高爐煉鐵的主要反應(yīng)，理由是

。
（3）反應(yīng)①的△S遠(yuǎn)大于反應(yīng)②的原因是

。
（4）高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，經(jīng)除塵后，主要成分為CO、CO₂、N₂，其中可燃成分CO體積分?jǐn)?shù)約占25%，CO₂、N₂分別占15%、60%左右。在100kPa下，F(xiàn)e₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）在高爐內(nèi)反應(yīng)的平衡常數(shù)K_p=

（K_p為以分壓表示的平衡常數(shù)，保留兩位小數(shù)）。欲進(jìn)一步提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施

。
a.適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度
b.及時(shí)移出體系中的CO₂
c.加入合適的催化劑
d.增大Fe₂O₃的量
（5）高爐煤氣中N₂、CO₂的含量較高，利用CO前需要對CO進(jìn)行富集，實(shí)現(xiàn)CO與CO₂和N₂的分離。CO吸附劑的開發(fā)大多數(shù)以亞銅為活性組分負(fù)載在各種載體上，然后采用變壓吸附（PSA）方式在含N₂體系中脫出CO．如圖是變壓吸附回收高爐煤氣中CO的流程圖。

PSA-Ⅰ吸附CO₂時(shí)間對PSA-Ⅱ中CO回收率的影響見圖，由此可見，為了保證載體亞銅吸附劑對CO的吸附和提純要求，應(yīng)采取的措施是

，“放空氣體”的主要成分為

．若用飽和Na₂CO₃溶液作吸收劑脫除CO₂時(shí)，初期無明顯現(xiàn)象，后期有固體析出。

①溶液中離子濃度關(guān)系正確的是

。（選填字母）
a.吸收前：c（Na⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）
b.吸收初期：2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）=c（Na⁺）
c.吸收全進(jìn)程：c（Na⁺）+c（H⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（OH^-）
②后期析出固體的成分是

。

發(fā)布：2024/10/26 17:0:2組卷：11引用：1難度：0.4

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熱力學(xué)數(shù)據(jù)	反應(yīng)①2Fe₂O₃（s）+3C（s）═4Fe（s）+3CO₂（g）	反應(yīng)②Fe₂O₃（s）+3CO（g）?2Fe（s）+3CO₂（g）
△H/kJ?mol^-1	+468	△H₂
△G/kJ?mol^-1	+301	-29
△S/J?mol^-1K^-1	+558	+15