Question

利用化石燃料開采、加工過程產生的H₂S廢氣制取氫氣，既廉價又環保。

（1）工業上可用組成為K₂O·M₂O₃·2RO₂·nH₂O的無機材料純化制取的氫氣

①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，兩種元素原子的質子數之和為27，則R的原子結構示意圖為­_________

②常溫下，不能與M單質發生反應的是_________（填序號）

a．CuSO₄溶液   b．Fe₂O₃   c．濃硫酸   d．NaOH    e．Na₂CO₃固體

（2）利用H₂S廢氣制取氫氣來的方法有多種

①高溫熱分解法

已知：H₂S(g)=H₂+S₂(g)

在恒溫密閉容器中，控制不同溫度進行H₂S分解實驗。以H₂S起始濃度均為c mol·L^-1測定H₂S的轉化率，結果見右圖。圖中a為H₂S的平衡轉化率與溫度關系曲線，b曲線表示不同溫度下反應經過相同時間且未達到化學平衡時H₂S的轉化率。據圖計算985℃時H₂S按上述反應分解的平衡常數K=________；說明溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：___________

  

②電化學法

該法制氫過程的示意圖如右。反應池中反應物的流向采用氣、液逆流方式，其目的是___________；反應池中發生反應的化學方程式為_____________________。反應后的溶液進入電解池，電解總反應的離子方程式為_______________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）①     ②b、e

（2）①  溫度升高，反應速率加快，達到平衡所需的進間縮短（或其它合理答案）

②增大反應物接觸面積，使反應更反分

H₂S + 2FeCl₃ = 2FeCl₂ + S↓ + 2HCl    2Fe^2＋+2H^＋2Fe^3＋+H₂↑

【解析】

（1）根據M、R兩元素的質子數之和為27，可以推知為Al和Si，再由M為+3價，R為+4價，可以確定R為Si；M為鋁具有兩性，既可以和酸反應，又能與堿反應，常溫下不能與Fe₂O₃和Na₂CO₃反應，特別注意，常溫下與濃硫酸發生鈍化，鈍化不是不反應而是發生強烈的氧化還原反應，生成了致密的氧化膜，阻止進一步反應。

（2）①985℃，轉化率為40%，

H₂S(g) =  H₂ + S₂(g) 

起始      c       0        0

反應      0.4c     0.4c      0.2c

平衡      0.6c       0.4c     0.2c

K=

b向a逼近的原因為溫度升高反應速率加快，達到平衡所需的時間縮短。

②采用氣液逆流是保證有充足的接觸時間和接觸面積，反應更加充分。

【考點定位】考查化學反應基本概念和基本原理，涉及物質結構理論、化學反應速率和化學平衡理論、電化學相關知識等。