Question

利用化石燃料開采、加工過程產(chǎn)生的H₂S廢氣制取氫氣，既廉價又環(huán)保。

（1）工業(yè)上可用組成為K₂O·M₂O₃·2RO₂·nH₂O的無機(jī)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(zhì)子數(shù)之和為27，則R的原子結(jié)構(gòu)示意圖為­_________

②常溫下，不能與M單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)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?zé)岱纸夥?/p>

已知：H₂S(g)=H₂+S₂(g)

在恒溫密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行H₂S分解實驗。以H₂S起始濃度均為c mol·L^-1測定H₂S的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見右圖。圖中a為H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b曲線表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時間且未達(dá)到化學(xué)平衡時H₂S的轉(zhuǎn)化率。據(jù)圖計算985℃時H₂S按上述反應(yīng)分解的平衡常數(shù)K=________；說明溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：___________

  

②電化學(xué)法

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

 

Answer 1

【答案】

（1）①     ②b、e

（2）①  溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需的進(jìn)間縮短（或其它合理答案）

②增大反應(yīng)物接觸面積，使反應(yīng)更反分

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

【解析】

（1）根據(jù)M、R兩元素的質(zhì)子數(shù)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(yīng)，又能與堿反應(yīng)，常溫下不能與Fe₂O₃和Na₂CO₃反應(yīng)，特別注意，常溫下與濃硫酸發(fā)生鈍化，鈍化不是不反應(yīng)而是發(fā)生強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，生成了致密的氧化膜，阻止進(jìn)一步反應(yīng)。

（2）①985℃，轉(zhuǎn)化率為40%，

H₂S(g) =  H₂ + S₂(g) 

起始      c       0        0

反應(yīng)      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(yīng)速率加快，達(dá)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(yīng)更加充分。

【考點(diǎn)定位】考查化學(xué)反應(yīng)基本概念和基本原理，涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論、電化學(xué)相關(guān)知識等。