Question

【題目】氯氣是一種清潔、高效新能源， 也是重要的化工原料。

(1)通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理為：

SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) H1=-151kJmol-1

2HI(aq)=H2(g)+I2(s) H2=+110kJmol-1

H2S(g)+H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+2H2O(l) H3=+61kJmol-1

(熱化學(xué)硫碘循環(huán)硫化氫分解聯(lián)產(chǎn)氫氣、硫磺系統(tǒng))

通過計(jì)算可知，該系統(tǒng)制氫的熱化學(xué)方程式為___________。

(2)工業(yè)上利用CO和H2合成清潔能源CH3OH，其反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH= -116 kJ·mol-1。如圖表示CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)隨溫度和壓強(qiáng)變化的示意圖：

①X 表示的是______ (填“溫度”或“壓強(qiáng)”) ，理由是_________；Y1______Y2 (填“<”、“ >”或“=”)

②在2L恒容密閉容器中充入2 mol CO 和4 mol H2，一定條件下經(jīng)過10 min 達(dá)到平衡狀態(tài)c 點(diǎn)處。在該條件下，從開始至達(dá)到平衡狀態(tài)v(CH3OH) =______ molL-1min -1，平衡常數(shù)K=________(填最簡(jiǎn)分?jǐn)?shù))。平衡常數(shù)Ka、Kb、Kc的大小關(guān)系是______

③下列措施既能增大反應(yīng)速率又能提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的是______ (填字母)。

A. 使用催化劑 B. 及時(shí)分離CH3OH C.升高溫度 D.增大壓強(qiáng)

(3) 已知燃料電池的比能最與單位質(zhì)量燃料物質(zhì)失去的電子數(shù)成正比。理論上H2、CH4、CH3OH的堿性電池的比能量由大到小的順序?yàn)?/span>_________。

Answer 1

【答案】H2S(g) = S(s) + H2(g) H = + 20 kJmol-1 壓強(qiáng) 升溫，平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)即逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，因此X為壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大 < 0.06 Ka = Kc < Kb D H2 > CH4 > CH3OH

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，三個(gè)方程式相加得到。

(2)①CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)增大，說明平衡正向移動(dòng)，則只能是加壓，從下往上，轉(zhuǎn)化率升高，平衡正向移動(dòng)，則為降溫；②三段式建立關(guān)系，得出甲醇反應(yīng)速率，再計(jì)算平衡常數(shù)，再得出平衡常數(shù)大小比較；③A. 使用催化劑，反應(yīng)速率加快，但轉(zhuǎn)化率不變；B. 及時(shí)分離CH3OH，濃度減�。�C. 升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，；D. 增大壓強(qiáng)，速率加快，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大。

(3)單位質(zhì)量燃料物質(zhì)失去的電子數(shù)越多，則燃料電池的比能量最大，計(jì)算三者的比能量得出結(jié)論。

(1)根據(jù)蓋斯定律，三個(gè)方程式相加得到H2S(g) = S(s) + H2(g) H = + 21 kJmol-1；故答案為：H2S(g) = S(s) + H2(g) H = + 20 kJmol-1。

(2)①CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)增大，說明平衡正向移動(dòng)，則只能是加壓，因此X表示的是壓強(qiáng)，理由是升溫，平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)即逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，因此X為壓強(qiáng)；從下往上，轉(zhuǎn)化率升高，平衡正向移動(dòng)，則為降溫，因此Y1<Y2 ；故答案為：壓強(qiáng)；升溫，平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)即逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，因此X為壓強(qiáng)；<。

②

從開始至達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)，b、c溫度相同，平衡常數(shù)相同，a點(diǎn)溫度低，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，因此平衡常數(shù)Ka = Kc < Kb；故答案為：0.06；；Ka = Kc < Kb。

③A. 使用催化劑，反應(yīng)速率加快，但轉(zhuǎn)化率不變，故A不符合題意；B. 及時(shí)分離CH3OH ，濃度減小，反應(yīng)速率減慢，故B不符合題意；C. 升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，故C不符合題意；D. 增大壓強(qiáng)，速率加快，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故D符合題意；綜上所述，答案為D。

(3)單位質(zhì)量燃料物質(zhì)失去的電子數(shù)越多，則燃料電池的比能量最大，H2比能量為，CH4比能量為，CH3OH比能量為，因此三者比能量由大到小的順序?yàn)?/span>H2 > CH4 > CH3OH；故答案為：H2 > CH4 > CH3OH。