Question

【題目】如圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。

（1）通過計算，可知系統(tǒng)（I）和系統(tǒng)（II）制氫的熱化學(xué)方程式分別為__________________ 、______________________，制得等量H2所需能量較少的是___________。

（2）H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02。

①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率a1=_____ %，反應(yīng)平衡常數(shù)K =___________。

②在620K重復(fù)實驗，平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率a2 _____________a1，該反應(yīng)的H __________0。（填“>” “<” 或“=”）

③向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是 _____ （填標號）。

A.H2S B.CO2 C.COS D.N2

Answer 1

【答案】H2O(l)=H2(g)+ 1/2O2(g) △H=+286 kJ/mol H2S(g)= H2(g)+S(s)△H=+20 kJ/mol 系統(tǒng)( II ) 2.5 2.8×10-3 > > B

【解析】

（1）系統(tǒng)中（I）最終是水分解制取氫氣，系統(tǒng)(I)最終是H2S分解為硫和氫氣。利用蓋斯定律，依據(jù)反應(yīng)①H2SO4(aq)=SO2(g)+ H2O(l)+O2(g) △H1 =+327 kJ/mol、 ②SO2 (g)+I2(s)+2H2O(l) =2HI(aq)+ H2SO4(aq) △H2=-151kJ/mol、③2HI(aq)=H2(g)+I2(s)△H3=+110 kJ/mol、④H2S(g) + H2SO4(aq)= S(s)+ SO2(g) +2H2O(l) △H4=+61 kJ/mol，將上述反應(yīng)進行如下變形:①十②+③，整理可得系統(tǒng)( I )的熱化學(xué)方程式為H2O(l)=H2(g)+-O2(g) △H=+286 kJ/mol；②+③+④，整理可得系統(tǒng)( II )的熱化學(xué)方程式為H2S(g)= H2(g)+S(s)△H=+20 kJ/mol；

答案為：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)△H=+286 kJ/mol；H2S(g)= H2(g)+S(s)△H=+20 kJ/mol；系統(tǒng)( II )；

（2）①由題意設(shè)H2S轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x，

H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)

起始（mol）0.40 0.10 0 0

轉(zhuǎn)化（mol） x x x x

平衡（mol）0.40-x 0.10-x x x

已知反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分數(shù)為0.02，則 =0.02，解得x=0.01，故H2S的平衡轉(zhuǎn)化率a1=×100%=2.5%；反應(yīng)平衡常數(shù)K=≈2.8×10-3；

答案為：2.5；2.8×10-3；

②水的物質(zhì)的量分數(shù)增大，說明升高溫度平衡正向移動，則H2S的轉(zhuǎn)化率a2＞a1，且正反應(yīng)吸熱，即△H＞0；

答案為：> ；>；

③A.充入H2S，濃度增大，平衡正向移動，H2S的轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；

B.充入CO2，平衡正向移動，H2S的轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；

C.充入COS ，平衡逆向移動，H2S的轉(zhuǎn)化率減小，故C錯誤；

D.充入N2，平衡不移動，H2S的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤；

答案選B。