Question

【題目】如圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統原理。

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

（2）H2S與CO2在高溫下發生反應：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，反應平衡后水的物質的量分數為0.02。

①H2S的平衡轉化率a1=_____ %，反應平衡常數K =___________。

②在620K重復實驗，平衡后水的物質的量分數為0.03，H2S的轉化率a2 _____________a1，該反應的H __________0。（填“>” “<” 或“=”）

③向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉化率增大的是 _____ （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( II ) 2.5 2.8×10-3 > > B

【解析】

（1）系統中（I）最終是水分解制取氫氣，系統(I)最終是H2S分解為硫和氫氣。利用蓋斯定律，依據反應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，將上述反應進行如下變形:①十②+③，整理可得系統( I )的熱化學方程式為H2O(l)=H2(g)+-O2(g) △H=+286 kJ/mol；②+③+④，整理可得系統( II )的熱化學方程式為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( II )；

（2）①由題意設H2S轉化的物質的量為x，

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

起始（mol）0.40 0.10 0 0

轉化（mol） x x x x

平衡（mol）0.40-x 0.10-x x x

已知反應平衡后水的物質的量分數為0.02，則 =0.02，解得x=0.01，故H2S的平衡轉化率a1=×100%=2.5%；反應平衡常數K=≈2.8×10-3；

答案為：2.5；2.8×10-3；

②水的物質的量分數增大，說明升高溫度平衡正向移動，則H2S的轉化率a2＞a1，且正反應吸熱，即△H＞0；

答案為：> ；>；

③A.充入H2S，濃度增大，平衡正向移動，H2S的轉化率減小，故A錯誤；

B.充入CO2，平衡正向移動，H2S的轉化率增大，故B正確；

C.充入COS ，平衡逆向移動，H2S的轉化率減小，故C錯誤；

D.充入N2，平衡不移動，H2S的轉化率不變，故D錯誤；

答案選B。