Question

【題目】清潔能源氫氣制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點.

已知：①CH4（g）+ H2O（g） CO（g）+3H2（g） △H =+206.2kJ·mol-1
②CH4（g）+ CO2（g）2CO（g）+2H2（g） △H =+247.4kJ·mol-1
③2H2S（g）2H2（g）+S2（g） △H =+169.8kJ·mol-1

請按要求回答下列問題

(1)以甲烷為原料制取氫氣是工業上常用的制氫方法.CH4與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的熱化學方程式為________________.

(2)在密閉容器中充入一定量的H2S，發生反應③。如圖所示為H2S氣體的平衡轉化率與溫度、壓強的關系。

①圖中壓強(P1、P2、P3)的大小順序為______，該反應平衡常數的大小關系為K（T1）_____填（“＞”“＜”或“=”)K(T2)。

②如果想進一步提高H2S的轉化率，除改變溫度、壓強外，還可以采取的措施有_________。

(3)硫化氫是劇毒氣體，尾氣中硫化氫有多種處理方法：

①堿溶液吸收。用150 ml 2.0 molL-1的NaOH溶液吸收4480 mL(標準狀況)H2S得到吸收液X(顯堿性)。X溶液中離子濃度的大小關系正確的是_____(填選項字母)。

A.c（）c（Na+）＞c（HS-）＞c（S2-）＞c（OH-）＞c（H+）

B.c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+ c（HS-）+ c（S2-）

C.2c（Na+）=3[c（H2S）+c（HS-）+ c（S2-）]

D.c（OH-）= c（H+）+ c（HS-）+2 c（H2S）

②純堿溶液吸收，寫出該吸收法發生反應的離子方程式_________________________。已知H2CO3和H2S在25℃時的電離常數如表所示：

③硫酸銅溶液吸收。200mL0.05 mol/ L的CuSO4溶液吸收液中H2S，恰好使反應溶液中Cu2+和S2-濃度相等的溶液中c(Cu2+)為___________________(已知常溫下，Ksp(CuS)≈1.0×10-36)。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△ H=+165.0kJ·mol－1 P1<P2<P3 < 及時分離出產物 AC CO32-+H2S=HCO3-+HS- 1.0×10-18mol·L－1

【解析】試題分析：(1)根據蓋斯定律計算CH4與H2O(g)反應生成CO2(g)和H2(g)的焓變；(2) ①，增大壓強平衡逆向移動；升高溫度平衡正向移動；②根據影響平衡移動的因素分析；(3) ①用150 ml 2.0 mol/L的NaOH溶液吸收4480 mL(標準狀況)H2S得到吸收液中含有等濃度的Na2S、NaHS；吸收液顯堿性，說明S2-水解大于HS-電離；②根據H2CO3和H2S在25℃時的電離常數，酸性H2CO3>H2S> HCO3-> HS-，所以純堿溶液吸收H2S生成碳酸氫鈉和NaHS；③根據Ksp(CuS)≈1.0×10-36計算c(Cu2+)；

解析：

根據蓋斯定律①-②得CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△ H=+165.0kJ·mol－1；(2) ①，增大壓強平衡逆向移動，H2S氣體的平衡轉化率減小，根據圖示，相同溫度下，壓強為P1、P2、P3時H2S氣體的平衡轉化率依次減小，所以壓強的大小順序為P1<P2<P3；升高溫度平衡正向移動，平衡常數增大，所以K（T1）<K(T2)；②根據影響平衡移動的因素，及時分離出產物，反應正向移動，H2S的轉化率增大；(3) ①用150 ml 2.0 mol/L的NaOH溶液吸收4480 mL(標準狀況)H2S得到吸收液中含有等濃度的Na2S、NaHS；吸收液顯堿性，說明S2-水解大于HS-電離， ，故A正確；根據電荷守恒，故B錯誤；根據物料守恒，等濃度的Na2S、NaHS溶液中，故C正確；根據質子守恒，等濃度的Na2S、NaHS溶液中，故D錯誤。②根據H2CO3和H2S在25℃時的電離常數，酸性H2CO3>H2S> HCO3-> HS-，所以純堿溶液吸收H2S生成碳酸氫鈉和NaHS，反應的離子方程式是CO32-+H2S=HCO3-+HS-；③Ksp(CuS)= c(Cu2+) c(S2-) ≈1.0×10-36, 溶液中Cu2+和S2-濃度相等，所以c(Cu2+)=1.0×10-18mol·L－1。