Question

15．氫氣是清潔的能源，也是重要的化工原料，有關氫氣的制取研究是一個有趣的課題．根據提供兩種制氫方法，完成下列各題：
（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，控制不同溫度進行H₂S的分解實驗．H₂S的起始濃度均為c mol•L^-1．不同溫度下反應相同時間t后，測得如圖所示H₂S轉化率曲線圖．其中a為平衡轉化率與溫度關系曲線，b為未達到平衡時轉化率與溫度的關系曲線．
①△H＞0（“＞”、“＜”或“=”），
②若985℃時，反應經t min達到平衡，此時H₂S的轉化率為40%，則tmin內反應速率v（H₂）=$\frac{0.4c}{t}$mol/（L•min）（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逼近的原因：溫度的升高，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短．
（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．反應裝置由氣化爐和燃燒爐兩個反應器組成，相關反應如下表所示：

流程1：氣化爐中產生H2	流程2：燃燒爐中CaO再生
通入水蒸氣，主要化學反應： 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	通入純氧，主要化學反應： IV：C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.8kJ•mol-1 V：CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）

①反應C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）?CaCO₃（s）+2H₂（g）K=K₁•K₂•K₃．（用K₁、K₂、K₃表示）
②對于可逆反應C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）?CaCO₃（s）+2H₂（g），△H=-87.9kJ•mol^-1；采取以下措施可以提高H₂產量的是AC．（填字母編號）
A．降低體系的溫度                B．使各氣體組分濃度均加倍
C．適當增加水蒸氣的通入量        D．增加CaO的量，提高CO₂的吸收率
（3）方法二與方法一相比其優(yōu)點有實現了吸收劑CaO的循環(huán)，降低能耗（寫一個即可）．

Answer 1

分析 （1）①升高溫度，化學平衡向著吸熱方向進行，據此判斷；
②若985℃時，反應經t min達到平衡，此時H₂S的轉化率為40%，
    2H₂S（g）→2H₂（g）+S₂（g）
開始：c       0         0
轉化：0.4c     0.4c      0.2c
平衡：0.6c     0.4c      0.2c
根據v=$\frac{△c}{△t}$進行計算；
③溫度的升高，反應速率加快，使曲線b向曲線a逼近；
（2）①反應I、II、III之和為反應C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）═CaCO₃（s）+2H₂（g），據此分析；
②提高H₂產量，則需使平衡正向移動，根據影響平衡的因素分析；
（3）方法二CaO能循環(huán)使用，據此分析．

解答 解：（1）①根據圖示內容知道，隨著溫度的升高，硫化氫的轉化率逐漸增大，所以化學平衡正向移動，即化學反應是吸熱的，則△H＞0，故答案為：＞；
②若985℃時，反應經t min達到平衡，此時H₂S的轉化率為40%，
    2H₂S（g）→2H₂（g）+S₂（g）
開始：c        0         0
轉化：0.4c     0.4c      0.2c
平衡：0.6c     0.4c      0.2c
根據v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.4c}{t}$mol/（L•min），故答案為：$\frac{0.4c}{t}$mol/（L•min）；
③溫度的升高，反應速率加快，使曲線b向曲線a逼近，故答案為：溫度的升高，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短；
（2）①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：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），△H=-87.9kJ•mol^-1；
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．該反應前后氣體體積不變，使各氣體組分濃度均加倍，則壓強增大，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）方法二中實現了吸收劑CaO的循環(huán)，降低能耗，降低了生產成本，故答案為：實現了吸收劑CaO的循環(huán)，降低能耗．

點評 本題考查反應熱的判斷、反應速率的計算、化學平衡圖象與影響因素等，難度中等，注意把握圖象中坐標的含義，充分利用圖象中的信息，題目綜合性強，側重于考查學生對所學知識的應用能力．