氢气是清洁的能源,也是重要的化工原料,有关氢气的制取研究是一个有趣的课题.根据提供两种制氢方法,完成下列各题:

氢气是清洁的能源,也是重要的化工原料,有关氢气的制取研究是一个有趣的课题.根据提供两种制氢方法,完成下列各题:

(1)方法一:H2S热分解法,反应式为:2H2S(g)?2H2(g)+S2(g)△H
在恒容密闭容器中,控制不同温度进行H2S的分解实验.H2S的起始浓度均为c mol?L-1.不同温度下反应相同时间t后,测得如图1所示H2S转化率曲线图.其中a为平衡转化率与温度关系曲线,b为未达到平衡时转化率与温度的关系曲线.
①△H______0(“>”、“<”或“=”),
②若985℃时,反应经t min达到平衡,此时H2S的转化率为40%,则t min内反应速率v(H2)=______(用含c、t的代数式表示).
③请说明随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因:______.
(2)方法二:以CaO为吸收体,将生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2.反应装置由气化炉和燃烧炉两个反应器组成,相关反应如下表所示:
流程1:气化炉中产生H2 流程2:燃烧炉中CaO再生
通入水蒸气,主要化学反应:
I:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)K1
Ⅱ:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)K2
Ⅲ:CaO(s)+CO2(g)═CaCO3(s)K3
通入纯氧,主要化学反应:
Ⅳ:C(s)+O2(g)═CO2(g)
△H=-393.8kJ?mol-1
V:CaCO3(s)═CaO(s)+CO2(g)
①反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)═CaCO3(s)+2H2(g) K=______.(用K1、K2、K3表示)
②如图2为反应I在一定温度下,平衡时各气体体积百分含量随压强变化的关系图.若反应达某一平衡状态时,测得c(H2O)=2c(H2)=2c(CO)=2mol?L-1,试根据H2O的体积百分含量变化曲线,补充完整CO的变化曲线示意图.
③对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)?CaCO3(s)+2H2(g),△H=-87.9kJ?mol-1;采取以下措施可以提高H2产量的是______.(填字母编号)
A.降低体系的温度
B.使各气体组分浓度均加倍
C.适当增加水蒸气的通入量
D.增加CaO的量,提高CO2的吸收率?
(3)方法二与方法一相比其优点有______(写一个即可).
yichen812 1年前 已收到1个回答 举报

沉没自我 春芽

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(1)①由图象可知,温度升高,转化率增大,则平衡正移,所以正方向为吸热方向,即△H>0,故答案为:>;
②H2S的起始浓度均为c mol?L-1,若985℃时,反应经t min达到平衡,此时H2S的转化率为40%,则参加反应的硫化氢为c mol?L-1×40%=0.4cmol?L-1
v=[△c/t]=[0.4c/t]mol?L-1?min-1
故答案为:[0.4c/t]mol?L-1?min-1
③随着温度升高,反应速率逐渐加快,达到平衡所需时间缩短,所以曲线b向曲线a逼近;
故答案为:温度升高,反应速率加快,达到平衡所需时间缩短;
(2)①已知:I:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) K1
Ⅱ:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)K2
Ⅲ:CaO(s)+CO2(g)═CaCO3(s)K3
反应I、II、III之和为反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)═CaCO3(s)+2H2(g),则K=K1?K2?K3
故答案为:K1?K2?K3
②反应中H2O的变化量约等于CO的变化量,当起始水的含量为50%,则H2、CO各占25%,则CO的曲线的起点坐标为(0.1,25),平衡时水的含量为70%,则H2、CO各占15%,H2O含量变化与CO含量变化关于含量y=37.5的直线对称,故图中CO的变化曲线示意图为:
故答案为:
③提高H2产量,则需使平衡正向移动,已知C(s)+2H2O(g)+CaO(s)?CaCO3(s)+2H2(g),△H=-87.9kJ?mol-1
A.该反应为放热反应,降低体系的温度,平衡正移,则能提高H2产量,故A正确;
B.该反应前后气体体积不变,使各气体组分浓度均加倍,则压强增大,平衡不移动,所以H2产量不变,故B错误;
C.适当增加水蒸气的通入量,平衡正移,则能提高H2产量,故C正确;
D.增加CaO的量,对平衡无影响,所以H2产量不变,故D错误;
故答案为:AC;
(3)方法二中实现了吸收剂CaO的循环,降低能耗,降低了生产成本,故答案为:实现了吸收剂CaO的循环,降低能耗.

1年前

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