Question

【題目】氫氣是清潔的能源，也是重要的化工原料，根據以下兩種制氫方法。完成下列問題：

（1）方法一：H2S熱分解法，反應式為：2H2S(g)2H2(g)+S2(g)△H

在恒容密閉容器中，測定H2S分解的轉化率(H2S的起始濃度均為cmol/L)，測定結果見右圖，圖中曲線a表示H2S的平衡轉化率與溫度關系，曲線表示不同溫度下反應經過相同時間未達到化學平衡時H2S的轉化率。

①△H______0，(“＞”、“＜”或“=”)，

②若985℃時，反應經tmin達到平衡，此時H2S的轉化率為40%，則tmin內反應速率v(H2)=______(用含c、t的代數式表示)。

③請說明隨溫度的升高，曲線b向曲線a接近的原因：______。

（2）方法二：以CaO為吸收體，將生物材質(以C計)與水蒸氣反應制取H2．相關主要反應如下：

I：C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g) △H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H=-43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO2(g)═CaCO3(s) △H=-178.3kJ/mol

①計算反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=______；

若K1、K2、K3分別為反應I、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數，該平衡常數K=_____________(用K1、K2、K3表示)。

②對于可逆反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，采取以下措施可以提高H2產率的是______。(填字母編號)

A．降低體系的溫度

B．壓縮容器的體積

C．適當增加水蒸氣的通入量

D．增加CaO的量

③下圖為反應I在一定溫度下，平衡時各氣體體積百分含量隨壓強變化的關系圖。若反應達某一平衡狀態時，測得c(H2O)=2c(H2)=2c(CO)=2mol/L，試根據H2O的體積百分含量變化曲線，補充完整CO的變化曲線示意圖。

Answer 1

【答案】（1）＞；②mol/(L·min)；③溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短；

（2）-90.3；K1·K2·K3；②AC；③；

【解析】

試題分析：（1）①由圖象可知，溫度升高，轉化率增大，則平衡正移，所以正方向為吸熱方向，即△H＞0，故答案為：＞；

②H2S的起始濃度均為c mol?L-1，若985℃時，反應經t min達到平衡，此時H2S的轉化率為40%，則參加反應的硫化氫為c mol?L-1×40%=0.4cmol?L-1，v= = mol/(L·min)，故答案為：mol/(L·min)；

③隨著溫度升高，反應速率逐漸加快，達到平衡所需時間縮短，所以曲線b向曲線a逼近；故答案為：溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短；

（2）已知：①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.0kJmol-1

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-43kJmol-1

③CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H=-178.3kJmol-1

根據蓋斯定律，①+②+③得C(s)+2H2O(g)+CaO(s)=CaCO3(s)+2H2(g)，

故△H=+131.0kJmol-1+(-43kJmol-1)+(-178.3kJmol-1)=-90.3kJmol-1，故答案為：-90.3；

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I、II、III之和為反應C(s)+2H2O(g)+CaO(s)═CaCO3(s)+2H2(g)，則K=K1·K2·K3；

故答案為：-90.3；K1·K2·K3；

②提高H2產量，則需使平衡正向移動，已知C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，A．該反應為放熱反應，降低體系的溫度，平衡正移，則能提高H2產量，故A正確；B．壓強增大，平衡不移動，所以H2產量不變，故B錯誤；C．適當增加水蒸氣的通入量，平衡正移，則能提高H2產量，故C正確；D．增加CaO的量，對平衡無影響，所以H2產量不變，故D錯誤；故答案為：AC；

③反應中H2O的變化量約等于CO的變化量，當起始水的含量為50%，則H2、CO各占25%，則CO的曲線的起點坐標為(0.1，25)，平衡時水的含量為70%，則H2、CO各占15%，H2O含量變化與CO含量變化關于含量y=37.5的直線對稱，故圖中CO的變化曲線示意圖為：，故答案為：。