Question

氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點．
已知：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+206.2kJ?mol^-1
CH₄（g）+CO₂（g）=2CO（g）+2H₂（g）△H=-247.4kJ?mol^-1
2H₂S（g）=2H₂（g）+S₂（g）△H=+169.8kJ?mol^-1
（1）以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法．CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO₂（g）和H₂（g）的熱化學方程式為

 

．
（2）H₂S熱分解制氫時，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，生成物在常溫下均非氣體，寫出該反應的化學方程式：

 

．
（3）工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇：
反應Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反應Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應符合“原子經濟”原則的是

 

（填“I”或“Ⅱ”）．
②某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉化率為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式

專題：化學平衡專題

分析：（1）利用蓋斯定律解答，從待求反應出發(fā)分析反應物生成物在所給反應中的位置，通過相互加減可得；
（2）使部分H₂S燃燒，放出熱量，為H₂S熱分解反應提供熱量；結合反應化學方程式電子守恒計算電子轉移；
（3）①“原子經濟性”是指在化學品合成過程中，合成方法和工藝應被設計成能把反應過程中所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中；
②根據一氧化碳的平衡濃度計算平衡時一氧化碳的物質的量，再根據轉化率公式計算其轉化率．

解答： 解：（1）CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H=206.2kmol^-1 ①
CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=247.4kJmol^-1 ②
據蓋斯定律，①×2-②得：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=165.0kmol^-1
故答案為：CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）△H=165.0kmol^-1；
（2）H₂S熱分解制氫時，常向反應器中通入一定比例空氣，使部分H₂S燃燒，放出熱量，為H₂S熱分解反應提供熱量，燃燒生成的SO₂與H₂S反應生成H₂O和S₂，反應的化學方程式為：4H₂S+2SO₂═4H₂O+3S₂：
故答案為：為H₂S熱分解反應提供熱量；4H₂S+2SO₂═4H₂O+3S₂；
（3）①根據原子經濟知，Ⅰ沒有副產物，符合原子經濟理念，Ⅱ中有副產物，不符合原子經濟理念，故選Ⅰ；
②平衡時剩余一氧化碳的物質的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，一氧化碳的轉化率=

(2-0.4)mol

2mol

×100%=80%，故答案為：80%．

點評：本題考查“原子經濟性”概念的理解、熱化學方程式的書寫、物質的轉化率等，熟練掌握基礎是關鍵，難度中等．