题目内容
（15分）开发氢能是实现社会可持续发展的需要。下图是以含H2S杂质的天然气为原料制取氢气的流程图。
回答下列问题：
（1）反应②的化学方程式为 。
（2）反应④的离子方程式为 。
（3）步骤③中制氢气的原理如下：
Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1
Ⅱ：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
①对于反应Ⅰ，一定可以提高平衡体系中H2的百分含量，又能加快反应速率的措施是 （填字母代号）。
a．升高温度 b．增大水蒸气浓度 c．加入催化剂 d．降低压强
②利用反应Ⅱ，将CO进一步转化，可提高H2的产量。若1.00 mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO的转化率为 。
③若该天然气中硫化氢的体积分数为5%，且甲烷与水蒸气反应转化成二氧化碳和氢气的总转化率为80%，则通过上述流程1.00 m3 天然气理论上可制得氢气 m3（同温同压条件下）。
（4）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（生成的有机物为气体，忽略其他有机物）。
①生成目标产物的电极反应式为 。
②该储氢装置的电流效率为η＝ 。（η＝ 
×100%，计算结果保留小数点后1位）
（1）2NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓ （2分）（2）SO2＋I2＋2H2O＝4H+＋SO42－＋2I－ （2分）
（3）① a （2分） ② 90% （2分） ③ 3.09 （2分）
（4）① C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12 （有机物可写结构简式）（2分） ② 51.7% （3分）
【解析】
试题分析：（1）氧气具有氧化性，能氧化硫离子生成单质S，则根据流程图可知反应②的化学方程式为2NH4HS＋O2＝2NH3·H2O＋2S↓。
（2）碘水具有氧化性，能氧化SO2生成硫酸，则反应④的离子方程式为SO2＋I2＋2H2O＝4H+＋SO42－＋2I－。
（3）①正方应是体积增大的吸热反应，则a．升高温度反应速率增大，平衡向正反应方向进行，有利于生成氢气，正确；b．增大水蒸气浓度，反应速率增大平衡向正反应方向移动，但氢气含量不一定增大，错误；c．加入催化剂加快反应速率但平衡不移动，氢气含量不变，错误；d．降低压强，反应速率降低，错误，答案选a。
②1.00 mol CO和H2的混合气体（CO的体积分数为20%）中CO和氢气的物质的量分别是0.2mol和0.8mol。设与H2O反应时消耗CO的物质的量是xmol，则根据方程式可知生成CO2和氢气的物质的量分别是都是xmol，由于后得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则0.2－x＋x＋0.8＋x＝1.18，解得x＝0.18，所以CO的转化率为
。
③若该天然气中硫化氢的体积分数为5%，且甲烷与水蒸气反应转化成二氧化碳和氢气的总转化率为80%，；H2S的体积是0.05m3，甲烷是0.95m3。0.05m3H2S最终可以得到氢气0.05m3。根据反应I可知生成氢气的体积是0.95m3×80%×3＝2.28m3，CO的体积是0.95m3×80%＝0.76m3，则通过反应Ⅱ又生成氢气0.76m3，所以通过上述流程1.00 m3 天然气理论上可制得氢气0.05m3＋2.28m3＋0.76m3＝3.09m3。
（4）①根据题意可知该实验的目的是电化学储氢，所以阴极上发生的反应为生产目标产物，即阴极上苯得电子和氢离子生成环己烷，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－＝C6H12；
②电解池中阳极上氢氧根离子放电生成氧气，根据装置图可知阳极上生成3.4mol氧气转移电子的物质的量＝3.4mol×4＝13.6mol；根据水的组成可知生成1mol氧气时生成2mol氢气，则生成3.4mol氧气时同时生成6.8mol氢气。设参加反应的苯的物质的量是xmol，则参加反应的氢气的物质的量是3xmol，剩余苯的物质的量为10mol×25%－xmol，而反应后苯的含量＝
×100%＝10%，解得x＝
。所以苯转化为环己烷转移电子的物质的量为
×6，则该储氢装置的电流效率为η＝
。
考点：考查物质制备工艺流程图的分析与应用
H+ + H2PO3－。亚磷酸与足量NaOH溶液反应，生和Na2HPO3。
（12分）2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）CO2是大气中含量最高的一种温室气体，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。目前，由CO2来合成二甲醚已取得了较大的进展，其化学反应是：
2CO2（g）+6H2（g）
CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H＞0。
①写出该反应的平衡常数表达式 。
②判断该反应在一定条件下，体积恒定的密闭容器中是否达到化学平衡状态的依据是 。
A．容器中密度不变
B．单位时间内消耗2molCO2，同时消耗1mol二甲醚
C．v(CO2)︰v(H2)=1︰3
D．容器内压强保持不变
（2）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO (g) 
2CO2 (g) +N2 (g) 在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。
据此判断：
①该反应的ΔH 0（选填“＞”、“＜”）。
②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（3）已知：CO（g）＋ 2H2（g）
CH3OH（g）△H = -a kJ?mol-1。
①经测定不同温度下该反应的平衡常数如下：
温度（℃） | 250 | 300 | 350 |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
若某时刻、250℃测得该反应的反应物与生成物的浓度为c(CO)=0.4 mol·L－1、c(H2)=0.4 mol·L－1、c(CH3OH)=0.8 mol·L－1, 则此时v正 v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。
②某温度下，在体积固定的2L的密闭容器中将1 mol CO和2 mol H2混合，测得不同时刻的反应前后压强关系如下：
时间（min） | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
压强比(P后/P前) | 0.98 | 0.90 | 0.80 | 0.70 | 0.70 | 0.70 |
达到平衡时CO的转化率为 。