Question

【題目】氫氣是一種清潔能源．制氫和儲氫作為氫能利用的關鍵技術，是當前科學家主要關注的熱點問題．
（1）用甲烷制取氫氣的兩步反應的能量變化如圖所示：

①甲烷和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是 ．
②第Ⅱ步反應為可逆反應．800℃時，若CO的起始濃度為2.0molL﹣1 ， 水蒸氣的起始濃度為3.0molL﹣1 ， 達到化學平衡狀態后，測得CO2的濃度為1.2molL﹣1 ， 則CO的平衡轉化率為 ．
（2）NaBH4是一種重要的儲氫載體，能與水反應生成NaBO2 ， 且反應前后B元素的化合價不變，該反應的化學方程式為 ， 反應消耗1mol NaBH4時轉移的電子數目為 ．
（3）儲氫還可借助有機物，如利用環已烷和苯之間的可逆反應來實現脫氫和加氫．

在某溫度下，向恒容容器中加入環已烷，其起始濃度為a molL﹣1 ， 平衡時苯的濃度為b molL﹣1 ， 該反應的平衡常數K=（用含a、b的關系式表達）．

Answer 1

【答案】
（1）CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=﹣136.5kJ/mol；60%
（2）NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑；4NA或2.408×1024
（3） mol3?L﹣3
【解析】解：（1）①根據第一步反應過程可以得出：CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g），△H=﹣103.3KJ/mol；
根據第二步反應過程可以得出：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g），△H=﹣33.2KJ/mol；
根據蓋斯定律，上下兩式相加可得：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=﹣136.5 kJ/mol，
所以答案是：CH4（g）+2H2O（g）=4H2（g）+CO2（g）△H=﹣136.5 kJ/mol；
②設CO的平衡轉化量為x，

	CO（g）+	H2O（g）=	H2（g）+	CO2（g）
初始濃度：	2.0	3.0	0	0
變化濃度：	1.2	1.2	1.2	1.2
平衡濃度：	0.8	0.8	1.2	1.2

則CO的平衡轉化率為 ×100%=60%，
所以答案是：60%；（2）NaBH4與水反應生成NaBO2 ， 且反應前后B的化合價不變，NaBO2中B元素化合價為+3價，所以NaBH4中H元素的化合價為﹣1價，所以H元素化合價由﹣1價、+1價變為0價，再結合轉移電子守恒配平方程式為NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑，反應消耗1mol NaBH4時轉移的物質的量=1mol×4×（1﹣0）=4mol，所以轉移電子數為4NA或2.408×1024 ， 所以答案是：NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑；4NA或2.408×1024；（3）環己烷的起始濃度為amolL﹣1 ， 平衡時苯的濃度為bmolL﹣1 ， 同一容器中各物質反應的物質的量濃度之比等于其計量數之比，所以根據方程式知，環己烷的平衡濃度為（a﹣b）mol/L，氫氣的濃度為3bmol/L，則平衡常數K= mol3L﹣3= = mol3L﹣3 ，
所以答案是： mol3L﹣3 ．
【考點精析】利用化學平衡的計算對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．