Question

19．合金貯氫材料具有優異的吸放氫性能，在配合氫能的開發中起到重要作用．
（1）一定溫度下，某貯氫合金（M）的貯氫過程如圖所示，縱軸為平衡時氫氣的壓強（p），橫軸表示固相中氫原子與金屬原子的個數比（H/M）．
在OA段，氫溶解于M中形成固溶體MH_x，隨著氫氣壓強的增大，H/M逐慚增大；在AB段，MH_x與氫氣發生氫化反應生成氫化物MH_y，氫化反應方程式為：zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）△H（Ⅰ）；在B點，氫化反應結束，進一步增大氫氣壓強，H/M幾乎不變．反應（Ⅰ）中z=$\frac{2}{y-x}$（用含x和y的代數式表示）．溫度為T₁時，2g某合金4min內吸收氫氣240mL，吸氫速率v=30mL•g^-1•min^-1．反應（Ⅰ）的焓變△H_Ⅰ＜0（填“＞”“＜”或“=”）．
（2）η表示單位質量貯氫合金在氫化反應階段的最大吸氫量占其總吸氫量的比例，則溫度為T₁、T₂時，η（T₁）＞ η（T₂）（填“＞”“＜”或“=”）．當反應（Ⅰ）處于圖中a點時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，達到平衡后反應（Ⅰ）可能處于圖中的c點（填“b”“c”或“d”），該貯氫合金可通過加熱或減壓的方式釋放氫氣．
（3）貯氫合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反應，溫度為T時，該反應的熱化學方程式為CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol．已知溫度為T時：CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）中遵循質量守恒定律，則反應前后H原子個數相同；吸氫速率v=$\frac{\frac{240mL}{2g}}{4min}$；由圖可知，相同氫原子與金屬原子的個數比時，T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動；
（2）T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，低溫下有利于吸收氫；當反應（Ⅰ）處于圖中a點時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，因溫度不變，K不變，則平衡時氫原子與金屬原子的個數比增大，平衡點在曲線AB上；釋放氫氣即為平衡逆向移動，結合該反應為放熱反應、氣體體積減小的反應特點解答；
（3）①CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1，由蓋斯定律可知，②-①得到CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g），以此來解答．

解答 解：（1）zMH_x（s）+H₂（g）?zMH_y（s）中遵循質量守恒定律，則反應前后H原子個數相同，則zx+2=zy，解得z=$\frac{2}{y-x}$；吸氫速率v=$\frac{\frac{240mL}{2g}}{4min}$=30mL•g^-1•min^-1；由圖可知，相同氫原子與金屬原子的個數比時，T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動，可知正反應△H_Ⅰ＜0，
故答案為：$\frac{2}{y-x}$；30；＜；
（2）T₂溫度高，對應的平衡時氫氣的壓強大，則升高溫度，平衡逆向移動，則該反應為放熱反應，低溫下有利于吸收氫，T₁＜T₂時，則η（T₁）＞η（T₂）；當反應（Ⅰ）處于圖中a點時，保持溫度不變，向恒容體系中通入少量氫氣，因溫度不變，K不變，平衡時氫原子與金屬原子的個數比增大，平衡點在曲線AB上，則達到平衡后反應（Ⅰ）可能處于圖中的c點；釋放氫氣即為平衡逆向移動，因該反應為放熱反應、氣體體積減小的反應，則該貯氫合金可通過加熱或減壓的方式釋放氫氣，
故答案為：＞；c；加熱；減壓；
（3）①CH₄（g）+2H₂O═CO₂（g）+4H₂（g）△H=+165kJ•mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ•mol^-1，由蓋斯定律可知，②-①得到CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g），△H=-41kJ•mol^-1-（+165kJ•mol^-1）=-206kJ/mol，則熱化學方程式為CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol，
故答案為：CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H=-206kJ/mol．

點評 本題為2015年山東高考題30題，涉及化學平衡、熱化學反應式、反應熱計算及圖象分析，把握平衡移動的影響因素、圖象中縱橫坐標的含義為解答的關鍵，（2）為解答的難點，側重分析與應用能力的綜合考查，題目難度中等．