Question

【题目】如图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

（1）通过计算，可知系统（I）和系统（II）制氢的热化学方程式分别为__________________ 、______________________，制得等量H2所需能量较少的是___________。

（2）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

①H2S的平衡转化率a1=_____ %，反应平衡常数K =___________。

②在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率a2 _____________a1，该反应的H __________0。（填“>” “<” 或“=”）

③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是 _____ （填标号）。

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 系统( II ) 2.5 2.8×10-3 > > B

【解析】

（1）系统中（I）最终是水分解制取氢气，系统(I)最终是H2S分解为硫和氢气。利用盖斯定律，依据反应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，将上述反应进行如下变形:①十②+③，整理可得系统( I )的热化学方程式为H2O(l)=H2(g)+-O2(g) △H=+286 kJ/mol；②+③+④，整理可得系统( II )的热化学方程式为H2S(g)= H2(g)+S(s)△H=+20 kJ/mol；

答案为：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)△H=+286 kJ/mol；H2S(g)= H2(g)+S(s)△H=+20 kJ/mol；系统( II )；

（2）①由题意设H2S转化的物质的量为x，

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

起始（mol）0.40 0.10 0 0

转化（mol） x x x x

平衡（mol）0.40-x 0.10-x x x

已知反应平衡后水的物质的量分数为0.02，则 =0.02，解得x=0.01，故H2S的平衡转化率a1=×100%=2.5%；反应平衡常数K=≈2.8×10-3；

答案为：2.5；2.8×10-3；

②水的物质的量分数增大，说明升高温度平衡正向移动，则H2S的转化率a2＞a1，且正反应吸热，即△H＞0；

答案为：> ；>；

③A.充入H2S，浓度增大，平衡正向移动，H2S的转化率减小，故A错误；

B.充入CO2，平衡正向移动，H2S的转化率增大，故B正确；

C.充入COS ，平衡逆向移动，H2S的转化率减小，故C错误；

D.充入N2，平衡不移动，H2S的转化率不变，故D错误；

答案选B。