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(14分)氢气是清洁的能源,也是重要的化工原料,有关氢气的制取研究是一个有趣的课题。根据提供两种制氢方法,完成下列各题:
(1)方法一:H2S热分解法,反应式为:
2H2S(g)
2H2(g)+S2(g) △H
在恒容密闭容器中,控制不同温度进行H2S的分解实验。H2S的起始浓度均为c mol·L-1。不同温度下反应相同时间t后,测得如图所示H2S转化率曲线图。其中a为平衡转化率与温度关系曲线,b为未达到平衡时转化率与温度的关系曲线。
①△H 0(“>”、 “<”或“=”),
②若985℃时,反应经t min达到平衡,此时H2S的转化率为40%,则t min内反应速率v(H2)= (用含c、t的代数式表示)。
③请说明随温度的升高,曲线b向曲线a逼近的原因: 。
(2)方法二:以CaO为吸收体,将生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2。反应装置由气化炉和燃烧炉两个反应器组成,相关反应如下表所示:
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流程1:气化炉中产生H2 |
流程2:燃烧炉中CaO再生 |
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通入水蒸气,主要化学反应: I: C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) K1 II: CO(g)+ H2O(g) =CO2(g)+ H2(g) K2 III:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) K3 |
通入纯氧,主要化学反应: IV: C(s) +O2(g)= CO2(g) △H= -393.8 kJ·mol-1 V: CaCO3(s)=CaO(s) + CO2(g) |
①反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)=CaCO3(s)+2H2(g) K= 。(用K1、K2、K3表示)
②右图为反应I在一定温度下,平衡时各气 体体积百分含量随压强变化的关系图。若反应达某一平衡状态时,测得c(H2O)=2c(H2)=2c(CO)=2mol·L-1,试根据H2O的体积百分含量变化曲线,补充完整CO的变化曲线示意图。
③对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)
CaCO3(s)
+2H2(g),△H= -87.9 kJ·mol-1;采取以下措施可以提高H2产量的是
。(填字母编号)
A.降低体系的温度
B.使各气体组分浓度均加倍
C.适当增加水蒸气的通入量
D.增加CaO的量,提高CO2的吸收率?
(3)方法二与方法一相比其优点有 (写一个即可)。