Question

【題目】氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取和儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點。

（1）H2S 熱分解制氫的原理: 2H2S(g)=2H2(g) + S2(g) △H= 169.8 kJ/mol,分解時常向反應器中通入一定比例空氣，使部分H2S 燃燒，其目的是______；燃燒生成的SO2與H2S 進一步反應，硫元素轉(zhuǎn)化為S2,寫出反應的化學方程式:________。

（2）氨硼烷(NH3BH3) 是儲氫量最高的材料之一，其受熱時固體殘留率隨溫度的變化如圖甲所示。氨硼烷還可作燃料電池，其工作原理如圖乙所示。

①110℃時殘留固體的化學式為_________。

②氨硼烷電池工作時負極的電極反應式為_________。

（3）十氫萘(C10H18)是具有高儲氫密度的氫能載體，經(jīng)歷“C10H18- C10H12-C10H8”的脫氫過程釋放氫氣。己知:

C10H18(l)C10H12(l) +3H2(g) △H1

C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) △H2

溫度335℃、高壓下，在恒容密閉反應器中進行液態(tài)十氫萘( 1.00 mol) 催化脫氫實驗，測得C10H12和C10H8的物質(zhì)的量n1 和n2隨時間的變化關(guān)系如圖丙所示。圖丁表示催化劑對反應活化能的影響。

①△H1___△H2(選填“>”、“=”或“<”)。

② 8 h 時，反應體系內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量為_____mol(忽略其他副反應)。

③ n1 顯著低于n2 可能的原因是__________。

Answer 1

【答案】 為H2S熱分解反應提供熱量 4H2S+2SO2==4H2O+3S2 BH2NH2或(BH2NH2) NH3BH3-6e-+2H2O=NH4++BO2-+6H+ > 1.951 反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8，故n1顯著低于n2

【解析】（1）使部分硫化氫燃燒，放出熱量，為硫化氫熱分解反應提供熱量，二氧化硫與硫化氫進一步反應，生成物在常溫下均非氣體，二者反應生成S2與H2O，反應的化學方程式：4H2S＋2SO2===4H2O＋3S2，答案為：為H2S熱分解反應提供熱量、4H2S＋2SO2===4H2O＋3S2

（2）①110 ℃時分析固體殘留率隨溫度的變化圖可知，M（A）=M(NH3BH3)×93.55%=31×93.55%=29，故A為BH2NH2或(BH2NH2)n， ②氨硼烷在原電池的負極失電子生成NH4BO2，電極反應式為NH3BH3－6e－＋2H2O===NH4+＋BO2-＋6H＋，答案為：①BH2NH2或(BH2NH2)n ②NH3BH3－6e－＋2H2O===NH4+＋BO2-＋6H＋

（3）①由圖丁可知ΔH1和ΔH2都是吸熱反應，且ΔH1的活化能高于ΔH2的活化能，所以ΔH1>ΔH2②①溫度335℃，在8 h時，十氫萘為1.00 mol，測得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1=0.027，x2=0.374，即生成C10H12和C10H8的物質(zhì)的量分別為0.027mol，0.374mol，設反應的C10H18的物質(zhì)的量為a，反應C10H12的物質(zhì)的量為b，根據(jù)反應，

C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g)

113

aa3a

C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g)，

112

bb2b

則a-b=0.027，b=0.374，則a=0.401，因此生成的氫氣的物質(zhì)的量分數(shù)為3a+2b=3×0.401+2×0.374=1.951，則氫氣的量為1.951mol。③反應2的活化能比反應1小，相同溫度下反應2更快，所以相同時間內(nèi)，生成的四氫萘大部分都轉(zhuǎn)化為萘，故n1顯著低于n2，故答案為：反應2的活化能比反應1小，相同溫度下反應2更快，所以相同時間內(nèi)，生成的四氫萘大部分都轉(zhuǎn)化為萘，故n1顯著低于n2；答案為：①>②1.951③反應2的活化能比反應1的小，催化劑顯著降低了反應2的活化能，反應生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8，故n1顯著低于n2