Question

【題目】氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的熱點。

(1) NaBH4是一神重要的儲氫載體，能與水反應生成NaBO2，且反應前后B的化合價不變，該反應的化學方程式為_________，反應消耗1molNaBH4時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為___________。

(2) H2S熱分解可制氫氣。反應方程式：2H2S(g)=2H2(g)+S2(g) △H；在恒容密閉容器中，測得H2S分解的轉(zhuǎn)化率(H2S起始濃度均為c mol/L)如圖1所示。圖l中曲線a表示H2S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關系，曲線b表示不同溫度下反應經(jīng)過相同時間且未達到化學平衡時H2S的轉(zhuǎn)化率。

①△H ______0(填“>”“<”或“=”)；

②若985℃時，反應經(jīng)t min達到平衡，此時H2S的轉(zhuǎn)化率為40%，則t min內(nèi)反應速率v(H2)=_____（用含c、t的代數(shù)式表示）；

③請說明隨溫度升高，曲線b向曲線a接近的原因____________。

(3) 使用石油裂解的副產(chǎn)物CH4可制取H2，某溫度下，向體積為2L的密閉容器中充入0.40mol CH4(g)和0.60molH2O(g)的濃度隨時間的變化如下表所示：

①寫出此反應的化學方程式_________，此溫度下該反應的平衡常數(shù)是_________。

②3 min時改變的反應條件是_________（只填一種條件的改變）。

③一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系如圖2所示。則P1_________P2填“>”、“<”或“=“）。

Answer 1

【答案】 NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑ 4NA或2.408×1024 > 0.4c/tmol/(L·min) 溫度升高，反應速率加快，達到平衡的時間縮短 CH4+H2O3H2+CO 0.135 升高溫度、增加水蒸氣或減少CO <

【解析】（1）本題考查離子反應方程式的書寫，BH4－中H顯－1價，H2O中H顯＋1價，發(fā)生NaBH4＋2H2O=NaBO2＋4H2↑，1molNaBH4參加反應轉(zhuǎn)移電子1×4mol=4mol，即電子數(shù)為4NA；（2）本題考查化學反應速率的計算、影響化學平衡移動的因素等，①根據(jù)圖1，隨著溫度的升高，H2S的轉(zhuǎn)化率增大，即正反應方向是吸熱反應，△H>0；②H2S的轉(zhuǎn)化率為40%，則生成氫氣濃度為c×40%mol·L－1=0.4cmol·L－1，根據(jù)化學反應速率的數(shù)學表達式，v(H2)=0.4c/tmol/(L·min)；③溫度升高，反應速率加快，達到平衡的時間縮短；（3）考查化學平衡的計算，①根據(jù)信息，達到平衡時，v(CH4)=(0.2－0.1)/2mol/(L·min)=0.05 mol/(L·min)，v(H2)=0.3/2mol/(L·min)=0.15mol/(L·min)，兩者的系數(shù)之比為0.05：0.15=1：3，另一種氣體為CO，因此反應方程式為CH4＋H2O 3H2＋CO；

CH4＋H2O 3H2＋CO

起始（mol·L－1） 0.2 0.3 0 0

變化： 0.1 0.1 0.3 0.1

平衡： 0.1 0.2 0.3 0.1 化學平衡常數(shù)的表達式K=c3(H2)×c(CO)/[c(CH4)×c(H2O)]=0.33×0.1/(0.1×0.2)=0.135；②CH4的濃度減小，H2濃度增大，說明反應向正反應方向移動，改變的條件是升高溫度、增加水蒸氣或減少CO；③作等溫線，壓強增大，平衡向逆反應方向移動，CH4的轉(zhuǎn)化率降低，即P1<P2。