氢是一种理想的绿色清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点. 利用Fe0/Fe304循环制氢,已知

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  • 解题思路:(1)利用盖斯定律计算反应热;

    (2)可利用廉价清洁能源提供热能;

    (3)①固体的表面积越大,反应速率越大;

    ②固体的表面加大小与平衡移动无关;

    ③由图象可知900°C时,氢气的转化率为40%,计算出平衡浓度,结合平衡常数的表达式计算;

    (4)由图1可知,升高温度,FeO的转化率降低,说明正反应为放热反应,升高温度,反应速率增大,但反应物的转化率降低.

    (1)已知H2O(g)+3FeO(s)⇌Fe3O4(s)+H2(g)△H=akJ/mol(Ⅰ)

    2Fe3O4═6FeO(s)+O2g△H=bkJ/mol (Ⅱ),

    利用盖斯定律,将(Ⅰ)×2+(Ⅱ)可得2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=(2a+b)kJ/mol,故答案为:(2a+b)kJ/mol;

    (2)b>0,要使该制氢方案有实际意义,应给反应Ⅱ提供能量才能使反应发生,可利用廉价清洁能源提供热能或利用太阳能、地热能、生物能、核能等,故答案为:用廉价清洁能源提供热能;

    (3)①因细颗粒FeO表面积大,固体的表面积越大,与氢气的接触面越大,则反应速率越大,故答案为:细颗粒FeO表面积大,与氢气的接触面越大,反应速率加快;

    ②固体的表面加大小与平衡移动无关,则平衡状态相同,故答案为:相等;

    ③由图象可知900°C时,氢气的转化率为40%,则转化的水的浓度为0.2mol×40%=0.08mol/L,

    H2O(g)+3FeO(s)⇌Fe3O4(s)+H2(g)

    起始(mol) 0.20 0

    转化(mol)0.080 0.080

    平衡(mol) 0.12 0.080

    K=

    c(H2)

    c(H2O)=

    0.080mol

    2.0L

    0.12mol

    2.0L=0.67,

    故答案为:0.67;

    (4)由图1可知,升高温度,FeO的转化率降低,说明正反应为放热反应,升高温度,反应速率增大,但反应物的转化率降低,则图象为

    ,故答案为:

    点评:

    本题考点: 化学平衡的计算;化学平衡的影响因素.

    考点点评: 本题考查较为综合,涉及化学平衡的计算、平衡移动等问题,侧重于学生的分析能力、计算能力的考查,为高考高频考点,注意把握题给信息,为解答该题的关键,难度中等.