Question

利用化石燃料开采、加工过程产生的H₂S废气制取氢气，既廉价又环保。

（1）工业上可用组成为K₂O·M₂O₃·2RO₂·nH₂O的无机材料纯化制取的氢气

①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，两种元素原子的质子数之和为27，则R的原子结构示意图为­_________

②常温下，不能与M单质发生反应的是_________（填序号）

a．CuSO₄溶液   b．Fe₂O₃   c．浓硫酸   d．NaOH    e．Na₂CO₃固体

（2）利用H₂S废气制取氢气来的方法有多种

①高温热分解法

已知：H₂S(g)=H₂+S₂(g)

在恒温密闭容器中，控制不同温度进行H₂S分解实验。以H₂S起始浓度均为c mol·L^-1测定H₂S的转化率，结果见右图。图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率。据图计算985℃时H₂S按上述反应分解的平衡常数K=________；说明温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：___________

  

②电化学法

该法制氢过程的示意图如右。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是___________；反应池中发生反应的化学方程式为_____________________。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为_______________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）①     ②b、e

（2）①  温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的进间缩短（或其它合理答案）

②增大反应物接触面积，使反应更反分

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

【解析】

（1）根据M、R两元素的质子数之和为27，可以推知为Al和Si，再由M为+3价，R为+4价，可以确定R为Si；M为铝具有两性，既可以和酸反应，又能与碱反应，常温下不能与Fe₂O₃和Na₂CO₃反应，特别注意，常温下与浓硫酸发生钝化，钝化不是不反应而是发生强烈的氧化还原反应，生成了致密的氧化膜，阻止进一步反应。

（2）①985℃，转化率为40%，

H₂S(g) =  H₂ + S₂(g) 

起始      c       0        0

反应      0.4c     0.4c      0.2c

平衡      0.6c       0.4c     0.2c

K=

b向a逼近的原因为温度升高反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短。

②采用气液逆流是保证有充足的接触时间和接触面积，反应更加充分。

【考点定位】考查化学反应基本概念和基本原理，涉及物质结构理论、化学反应速率和化学平衡理论、电化学相关知识等。