Question

15．氫氣是清潔的能源，也是重要的化工原料，有關(guān)氫氣的制取研究是一個有趣的課題．根據(jù)提供兩種制氫方法，完成下列各題：
（1）方法一：H₂S熱分解法，反應(yīng)式為：2H₂S（g）?2H₂（g）+S₂（g）△H 在恒容密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行H₂S的分解實驗．H₂S的起始濃度均為c mol•L^-1．不同溫度下反應(yīng)相同時間t后，測得如圖所示H₂S轉(zhuǎn)化率曲線圖．其中a為平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b為未達(dá)到平衡時轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線．
①△H＞0（“＞”、“＜”或“=”），
②若985℃時，反應(yīng)經(jīng)t min達(dá)到平衡，此時H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，則tmin內(nèi)反應(yīng)速率v（H₂）=$\frac{0.4c}{t}$mol/（L•min）（用含c、t的代數(shù)式表示）．
③請說明隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：溫度的升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需時間縮短．
（2）方法二：以CaO為吸收體，將生物材質(zhì)（以C計）與水蒸氣反應(yīng)制取H₂．反應(yīng)裝置由氣化爐和燃燒爐兩個反應(yīng)器組成，相關(guān)反應(yīng)如下表所示：

流程1：氣化爐中產(chǎn)生H2	流程2：燃燒爐中CaO再生
通入水蒸氣，主要化學(xué)反應(yīng)： 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	通入純氧，主要化學(xué)反應(yīng)： IV：C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.8kJ•mol-1 V：CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）

①反應(yīng)C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）?CaCO₃（s）+2H₂（g）K=K₁•K₂•K₃．（用K₁、K₂、K₃表示）
②對于可逆反應(yīng)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產(chǎn)量的是AC．（填字母編號）
A．降低體系的溫度                B．使各氣體組分濃度均加倍
C．適當(dāng)增加水蒸氣的通入量        D．增加CaO的量，提高CO₂的吸收率
（3）方法二與方法一相比其優(yōu)點有實現(xiàn)了吸收劑CaO的循環(huán)，降低能耗（寫一個即可）．

Answer 1

分析 （1）①升高溫度，化學(xué)平衡向著吸熱方向進(jìn)行，據(jù)此判斷；
②若985℃時，反應(yīng)經(jīng)t min達(dá)到平衡，此時H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，
    2H₂S（g）→2H₂（g）+S₂（g）
開始：c       0         0
轉(zhuǎn)化：0.4c     0.4c      0.2c
平衡：0.6c     0.4c      0.2c
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$進(jìn)行計算；
③溫度的升高，反應(yīng)速率加快，使曲線b向曲線a逼近；
（2）①反應(yīng)I、II、III之和為反應(yīng)C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）═CaCO₃（s）+2H₂（g），據(jù)此分析；
②提高H₂產(chǎn)量，則需使平衡正向移動，根據(jù)影響平衡的因素分析；
（3）方法二CaO能循環(huán)使用，據(jù)此分析．

解答 解：（1）①根據(jù)圖示內(nèi)容知道，隨著溫度的升高，硫化氫的轉(zhuǎn)化率逐漸增大，所以化學(xué)平衡正向移動，即化學(xué)反應(yīng)是吸熱的，則△H＞0，故答案為：＞；
②若985℃時，反應(yīng)經(jīng)t min達(dá)到平衡，此時H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，
    2H₂S（g）→2H₂（g）+S₂（g）
開始：c        0         0
轉(zhuǎn)化：0.4c     0.4c      0.2c
平衡：0.6c     0.4c      0.2c
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.4c}{t}$mol/（L•min），故答案為：$\frac{0.4c}{t}$mol/（L•min）；
③溫度的升高，反應(yīng)速率加快，使曲線b向曲線a逼近，故答案為：溫度的升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需時間縮短；
（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
反應(yīng)I、II、III之和為反應(yīng)C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）═CaCO₃（s）+2H₂（g），則K=K₁•K₂•K₃；
故答案為：K₁•K₂•K₃；
②提高H₂產(chǎn)量，則需使平衡正向移動，已知C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）?CaCO₃（s）+2H₂（g），△H=-87.9kJ•mol^-1；
A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低體系的溫度，平衡正移，則能提高H₂產(chǎn)量，故A正確；
B．該反應(yīng)前后氣體體積不變，使各氣體組分濃度均加倍，則壓強(qiáng)增大，平衡不移動，所以H₂產(chǎn)量不變，故B錯誤；
C．適當(dāng)增加水蒸氣的通入量，平衡正移，則能提高H₂產(chǎn)量，故C正確；
D．增加CaO的量，對平衡無影響，所以H₂產(chǎn)量不變，故D錯誤；
故答案為：AC；
（3）方法二中實現(xiàn)了吸收劑CaO的循環(huán)，降低能耗，降低了生產(chǎn)成本，故答案為：實現(xiàn)了吸收劑CaO的循環(huán)，降低能耗．

點評 本題考查反應(yīng)熱的判斷、反應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡圖象與影響因素等，難度中等，注意把握圖象中坐標(biāo)的含義，充分利用圖象中的信息，題目綜合性強(qiáng)，側(cè)重于考查學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力．