Question

【題目】氫能是理想的清潔能源，資源豐富。以太陽(yáng)能為熱源分解Fe3O4，經(jīng)由熱化學(xué)鐵氧化合物循環(huán)分解水制H2的過(guò)程如下：

（1）過(guò)程Ⅰ：2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g) ΔH＝+313.18 kJ/mol

① 將O2分離出去，目的是提高Fe3O4的__________________。

② 平衡常數(shù)K隨溫度變化的關(guān)系是 。

③ 在壓強(qiáng)p1下，F(xiàn)e3O4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的α(Fe3O4)～T曲線如圖1所示。若將壓強(qiáng)由p1增大到p2，在圖1中畫(huà)出p2的α(Fe3O4)～T曲線示意圖。

（2）過(guò)程Ⅱ的化學(xué)方程式是 。

（3）過(guò)程Ⅱ，其他條件不變時(shí)，在不同溫度下，H2O的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化α(H2O)～t 曲線如圖2所示。比較溫度T1、T2、T3的大小關(guān)系是 ，判斷依據(jù)是 。

（4）科研人員研制出透氧膜（OTM），它允許電子、O2-同時(shí)透過(guò)，可實(shí)現(xiàn)水連續(xù)分解制H2。工作時(shí)，CO、H2O分別在透氧膜的兩側(cè)反應(yīng)。工作原理示意圖如下：

H2O在___________側(cè)反應(yīng)（填“a”或“b”），在該側(cè)H2O釋放出H2的反應(yīng)式是 。

Answer 1

【答案】（1）①轉(zhuǎn)化率

②隨著溫度升高，K增大

③

（2）3FeO+H2OH2+Fe3O4

（3）T1＞T2＞T3；其他條件不變時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，α(H2O)越大，說(shuō)明反應(yīng)速率越快，則反應(yīng)溫度越高

（4）aH2O+2e-H2↑+O2-

【解析】

試題分析：（1）過(guò)程Ⅰ：2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)ΔH＝+313.18kJ/mol

①減少生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大，將O2分離出去，目的是提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率。②反應(yīng)吸熱，升高溫度平衡正向移動(dòng)，升溫平衡常數(shù)K增大。③增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，Fe3O4的轉(zhuǎn)化率減小，若將壓強(qiáng)由p1增大到p2，圖像是：

（2）過(guò)程Ⅱ是氧化亞鐵和水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，化學(xué)方程式是3FeO+H2OH2+Fe3O4。（3）其他條件不變時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，α(H2O)越大，說(shuō)明反應(yīng)速率越快，則反應(yīng)溫度越高，所以T1＞T2＞T3；根據(jù)電子移動(dòng)方向，a為正極，水連續(xù)分解制H2，水發(fā)生還原反應(yīng)，所以H2O在a側(cè)反應(yīng)，反應(yīng)方程式H2O+2e-H2↑+O2-。