Question

【題目】（1）下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統原理。

通過計算，可知系統（Ⅰ）和系統（Ⅱ）制氫氣的熱化學方程式分別為______________________________、__________________________________，制得等量H2所需能量較少的是系統______。（填Ⅰ或Ⅱ）

（2）H2S與CO2在高溫下發生反應：H2S(g)+CO2(g) COS(g) +H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入容積為2.5 L的空鋼瓶中，反應平衡后水的物質的量分數為0.04。

①H2S的平衡轉化率α=_______%，反應平衡常數K＝________。（用分數表示）

②在620 K重復上述試驗，平衡后水的物質的量分數為0.05，H2S的轉化率α2______α1，該反應的△H_____0。（填“>”“<”或“=”）

③向上述反應器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉化率增大的是________。（填標號）

A. H2S B. CO2 C.COS D.N2

Answer 1

【答案】H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol II 5 1/76 > > B

【解析】

利用蓋斯定律、“三段式”法計算解答。

(1)虛框內是水分解制氫（I），據蓋斯定律將三個熱化學方程式直接相加，得H2O(l)=H2(g)+O2(g) ΔH=+286 kJ/mol。實框內是硫化氫分解制氫（II），三個熱化學方程式直接相加，得H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol。制得等量H2時，系統（II）所需能量較少。

(2)610 K、2.5 L： CO2(g) + H2S(g) COS(g) + H2O(g)

起始/mol： 0.10 0.40 0 0

轉化/mol： x x x x

平衡/mol：0.10－x 0.40－x x x

據平衡時水的物質的量分數0.04，求得x＝0.02。

①H2S的平衡轉化率α1＝×100%＝5% ，反應的平衡常數K＝＝（用分數表示）。

②相當于溫度升高到620 K時，平衡移動后水的物質的量分數增大到0.05，即升溫使平衡右移，故H2S的轉化率α2 > α1，該反應的△H > 0。

③A. 再充H2S，平衡右移，但自身轉化率減小；B. 再充CO2 ，平衡右移，H2S轉化率增大；C.再充COS，平衡左移，H2S轉化率減小；D.再充N2，平衡不移動，H2S轉化率不變，能使H2S轉化率增大的只有B。