Question

利用化石燃料開采、加工過程產(chǎn)生的H₂S廢氣制取氫氣，既價(jià)廉又環(huán)保．

（1）工業(yè)上可用組成為K₂O?M₂O₃?2RO₂?nH₂O的無機(jī)材料純化制取的氫氣
①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，兩種元素原子的質(zhì)子數(shù)之和為27，則R的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

 

②常溫下，不能與M單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的是

 

（填序號(hào)）
a．CuSO₄溶液    b．Fe₂O₃　　 c．濃硫酸　　 d．NaOH溶液　 e．Na₂CO₃固體
（2）利用H₂S廢氣制取氫氣來的方法有多種
①高溫?zé)岱纸夥?br />已知：H₂S（g）?H₂（g）+1/2S₂（g）
在恒溫密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行H₂S分解實(shí)驗(yàn)．以H₂S起始濃度均為cmol?L^-1測(cè)定H₂S的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見右圖．圖中a為H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b曲線表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時(shí)間且未達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)H₂S的轉(zhuǎn)化率．據(jù)圖計(jì)算985℃時(shí)H₂S按上述反應(yīng)分解的平衡常數(shù)K=

 

；說明隨溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因：

 

②電化學(xué)法
該法制氫過程的示意圖如右．反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，其目的是

 

；反應(yīng)池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．反應(yīng)后的溶液進(jìn)入電解池，電解總反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）①M(fèi)為+3價(jià)，R為+4價(jià)，均為第三周期元素，則M為Al，R為Si，Si的質(zhì)子數(shù)為14；
②M為Al具有還原性，能與具有氧化性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，反應(yīng)速率加快；
②反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，可增大反應(yīng)物接觸面積；反應(yīng)池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)；電解池中亞鐵離子失去電子，氫離子得到電子，以此來解答．

解答：解：（1）①M(fèi)為+3價(jià)，R為+4價(jià)，均為第三周期元素，
則M為Al，R為Si，Si的質(zhì)子數(shù)為14，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
②M為Al具有還原性，能與具有氧化性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如a、c，還能與d中NaOH溶液反應(yīng)生成氫氣，而高溫下與氧化鐵反應(yīng)，與碳酸鈉不反應(yīng)，故答案為：be；
（2）①以H₂S起始濃度均為cmol?L^-1測(cè)定H₂S的轉(zhuǎn)化率，985℃時(shí)H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，則
   H₂S（g）?H₂（g）+1/2S₂（g）
開始 c       0         0
轉(zhuǎn)化0.4c     0.4c      0.2c
平衡0.6c     0.4c      0.2c
K=

0.4c× o.2c

0.6c

=

2

3

0.2C

；
溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間縮短，
故答案為：

2

3

0.2C

；溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需的進(jìn)間縮短；
②反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，可增大反應(yīng)物接觸面積；反應(yīng)池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)為H₂S+2FeCl₃=2FeCl₂+S↓+2HCl；電解池中亞鐵離子失去電子，氫離子得到電子，電解總反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺

電解  .

2Fe³⁺+H₂↑，
故答案為：增大反應(yīng)物接觸面積，使反應(yīng)更充分；H₂S+2FeCl₃=2FeCl₂+S↓+2HCl；2Fe²⁺+2H⁺

電解  .

2Fe³⁺+H₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題以硫化氫為載體考查物質(zhì)的性質(zhì)、影響反應(yīng)速率的因素、化學(xué)平衡、電化學(xué)等，題目綜合性強(qiáng)，難度較大，注重了高考�？伎键c(diǎn)的考查，注意知識(shí)的遷移應(yīng)用和信息的處理．