Question

【題目】氫能作為一種清潔高效的二次能源，在未來能源格局中發揮著重要作用。已知：常溫下，，。回答下列問題：

（1）常溫下、水的分解不能自發進行的熱力學依據是________________________。

（2）將負載在上，產氧溫度在1200℃，產氫溫度在1000℃時，可順利實現水的分解，氫氣產量高且沒有明顯的燒結現象。循環機理如下，過程如圖1所示，不考慮溫度變化對反應的影響。

第Ⅰ步：

第Ⅱ步：

①_________285.84（填“>”“<”或“=”）。第Ⅰ步反應中化合價有變化的元素為________（填名稱）。

②第Ⅱ步反應的，，、分別為正、逆反應速率常數，僅與溫度有關。1000℃時，在體積為1L的B反應器中加入2mol發生上述反應，測得和物質的量濃度隨時間的變化如圖2所示，則60min內，_________（保留2位小數）。a點時________（填最簡整數比）；平衡時，體系壓強為10kPa，則_________。

（3）熱力學銅-氯循環制氫法分電解、水解、熱解三步進行。

電解：；

水解：；

熱解：。

已知：為白色固體，。

電解裝置如圖所示，則A為________極（填“陽”或“陰”），B極電極反應為______________。

Answer 1

【答案】反應的，所以不能自發進行 < 鐵、氧 6.27 4 陰

【解析】

(1)根據題干信息得，常溫下，水的分解反應中，因為>0，反應不能自發進行，故答案為：反應的，所以不能自發進行；

(2)①第Ⅰ步反應與第Ⅱ反應相加可得反應，由于H2O(g)H2O(l)反應放熱，因此a+b<285.84，第Ⅰ步反應中，Fe元素的化合價由+6價降低至+2價，O元素的化合價由-2價升高至0價，故答案為：<；鐵、氧；

②根據圖2分析可知，反應進行到60min達到平衡，、‘60min內，H2的物質量濃度的變化量為1.6mol·L-1，列三段式有

則，當反應達到平衡狀態時，v正=v逆，即k正·c(H2O)=k逆·c(H2)，，a點時，c(H2)=c(H2O)，則v正：v逆=k正：k逆=4：1，平衡時，體系壓強為10kPa，根據阿伏伽德羅定律PV=nRT可知，p(H2)=，p(H2O)=，則，故答案為：6.27；4：1；4；

(3)有電解裝置圖可知，A極鹽酸參與反應，H+得到電子，發生還原反應作陰極，電極反應為2H++2e-===H2↑，B極CuCl失去電子，發生氧化反應作陽極，電極反應為CuCl-e-===Cu2++Cl-，故答案為：陰；CuCl-e-===Cu2++Cl-。