氫氣是一種清潔能源,氫氣的制取與儲(chǔ)存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).
(1)直接熱分解法制氫.某溫度下,H
2O(g)?H
2(g)+
O
2(g).該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
.
(2)熱化學(xué)循環(huán)制氫.制備H
2的反應(yīng)步驟如下:
①Br
2(g)+CaO(s)═CaBr
2(s)+
O
2(g)△H=-73kJ?mol
-1②3FeBr
2(s)+4H
2O(g)═Fe
3O
4(s)+6HBr(g)+H
2(g)△H=+384kJ?mol
-1③CaBr
2(s)+H
2O (g)═CaO(s)+2HBr(g)△H=+212kJ?mol
-1④Fe
3O
4(s)+8HBr(g)═Br
2(g)+3FeBr
2(s)+4H
2O(g)△H=-274kJ?mol
-1則 H
2O(g)?H
2(g)+
O
2(g)△H=
+249
+249
kJ?mol
-1.
(3)光電化學(xué)分解制氫,其原理如圖.鈦酸鍶光電極的電極反應(yīng)為4OH
--4e
-═O
2+2H
2O,則鉑電極的電極反應(yīng)為
2H2O+2e-═H2↑+2OH-(或2H++2e-═H2↑)
2H2O+2e-═H2↑+2OH-(或2H++2e-═H2↑)
.
(4)水煤氣法制氫.
CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)△H<0,在850℃時(shí),K=1.
①若升高溫度到950℃時(shí),達(dá)到平衡時(shí)K
<
<
1(填“>”、“<”或“=”).
②850℃時(shí),若向一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1.0mol CO、3.0mol H
2O、1.0mol CO
2 和x mol H
2,若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,則x應(yīng)滿(mǎn)足的條件是
x<3
x<3
.
(5)甲烷制氫.將1.0mol CH
4和2.0mol H
2O (g)通入容積為100L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH
4(g)+H
2O(g)═CO(g)+3H
2(g).測(cè)得達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,CH
4的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則用H
2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為
0.003 mol?L-1?min-1
0.003 mol?L-1?min-1
.
(6)LiBH
4具有非常高的儲(chǔ)氫能力,分解時(shí)生成氫化鋰和兩種非金屬單質(zhì).該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2LiBH4═2LiH+2B+3H2↑
2LiBH4═2LiH+2B+3H2↑
.