Question

【題目】氫能是理想的清潔能源，資源豐富。以太陽能為熱源分解 Fe3O4 ，經(jīng)由熱化學(xué)鐵氧化合物循環(huán)分解水制H2 的過程如下：

（1）過程Ⅰ：

①將O2分離出去，目的是提高Fe3O4的 。

②平衡常數(shù)K 隨溫度變化的關(guān)系是 。

③在壓強 p1下， Fe3O4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的(Fe3O4) ~ T 曲線如圖 1 所示。若將壓強由p1增大到p2 ，在圖1 中畫出 p2 的(Fe3O4) ~ T 曲線示意圖。

（2）過程Ⅱ的化學(xué)方程式是 。

（3）其他條件不變時，過程Ⅱ在不同溫度下， H2O的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化(H2 O) ~ t曲線如圖2 所示。比較溫度T1 、T2 、T3的大小關(guān)系是 ，判斷依據(jù)是 。

（4）科研人員研制出透氧膜(OTM) ，它允許電子、O2－同時透過，可實現(xiàn)水連續(xù)分解制H2。工作時，CO、H 2O分別在透氧膜的兩側(cè)反應(yīng)。工作原理示意圖如下：

H2O在 側(cè)反應(yīng)（填“ a ”或“ b ”)，在該側(cè)H2O釋放出H2的反應(yīng)式是 。

Answer 1

【答案】（1）①轉(zhuǎn)化率。②隨著溫度升高，平衡常數(shù)K變大。

③

（2）3FeO+H2OFe3O4+H2↑；

（3）T 1＞T2＞T3；初始壓強相同，濃度相同，圖像斜率T 1＞T2＞T3，溫度越高，反應(yīng)速率越大，則說明T 1＞T2＞T3。（4）a；H2O + 2e-=H2+O2-。

【解析】

試題分析：（1）①過程I 的反應(yīng)中，分理出O2可以可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動，提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率。②該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正向移動，使化學(xué)平衡常數(shù)增大；③該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，壓強增大，平衡向氣體系數(shù)減小的逆反應(yīng)方向移動，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率降低。用圖像表示為；

（2）過程Ⅱ的化學(xué)方程式是反應(yīng)物為FeO 和H2O，生成物為Fe3O4和H2。根據(jù)原子守恒，完成配平方程式可得3FeO+H2OFe3O4+H2↑；。(3)可以從圖像斜率看出速率大小。溫度與速率呈現(xiàn)正相關(guān)。由于斜率T 1＞T2＞T3，斜率越大，反應(yīng)速率越快，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率就越大，所以溫度高低關(guān)系是T 1＞T2＞T3 。(4)本實驗利用水制取氫氣，H2O得電子生成H2和O2-，O2-通過OTM 進入b 側(cè)，所以H2O在a 側(cè)，反應(yīng)方程為H2O + 2e-=H2+O2-。