Question

氢气是清洁的能源，也是重要的化工原料，根据以下两种制氢方法。完成下列问题：

（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，测定H₂S分解的转化率(H₂S的起始浓度均为cmol/L)，测定结果见右图，图中曲线a表示H₂S的平衡转化率与温度关系，曲线表示不同温度下反应经过相同时间未达到化学平衡时H₂S的转化率。

①△H______0，(“＞”、“＜”或“=”)，

②若985℃时，反应经tmin达到平衡，此时H₂S的转化率为40%，则tmin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接近的原因：______。

（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．相关主要反应如下：

I：C(s)+H₂O(g)═CO(g)+H₂(g) △H=+131.0kJ/mol

Ⅱ：CO(g)+H₂O(g)═CO₂(g)+H₂(g) △H=-43kJ/mol

Ⅲ：CaO(s)+CO₂(g)═CaCO₃(s) △H=-178.3kJ/mol

①计算反应C(s)+2H₂O(g)+CaO(s)CaCO₃(s)+2H₂(g)的△H=______；

若K₁、K₂、K₃分别为反应I、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数，该平衡常数K=_____________(用K₁、K₂、K₃表示)。

②对于可逆反应C(s)+2H₂O(g)+CaO(s)CaCO₃(s)+2H₂(g)，采取以下措施可以提高H₂产率的是______。(填字母编号)

A．降低体系的温度

B．压缩容器的体积

C．适当增加水蒸气的通入量

D．增加CaO的量

③下图为反应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，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。

Answer

（1）＞；②mol/(L·min)；③温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短；

（2）-90.3；K1·K2·K3；②AC；③；

【解析】

试题分析：（1）①由图象可知，温度升高，转化率增大，则平衡正移，所以正方向为吸热方向，即△H＞0，故答案为：＞；

②H2S的起始浓度均为c mol?L-1，若985℃时，反应经t min达到平衡，此时H2S的转化率为40%，则参加反应的硫化氢为c mol?L-1×40%=0.4cmol?L-1，v= = mol/(L·min)，故答案为：mol/(L·min)；

③随着温度升高，反应速率逐渐加快，达到平衡所需时间缩短，所以曲线b向曲线a逼近；故答案为：温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短；

（2）已知：①C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.0kJ•mol-1

②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=-43kJ•mol-1

③CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H=-178.3kJ•mol-1

根据盖斯定律，①+②+③得C(s)+2H2O(g)+CaO(s)=CaCO3(s)+2H2(g)，

故△H=+131.0kJ•mol-1+(-43kJ•mol-1)+(-178.3kJ•mol-1)=-90.3kJ•mol-1，故答案为：-90.3；

已知：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

反应I、II、III之和为反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)═CaCO3(s)+2H2(g)，则K=K1·K2·K3；

故答案为：-90.3；K1·K2·K3；

②提高H2产量，则需使平衡正向移动，已知C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，A．该反应为放热反应，降低体系的温度，平衡正移，则能提高H2产量，故A正确；B．压强增大，平衡不移动，所以H2产量不变，故B错误；C．适当增加水蒸气的通入量，平衡正移，则能提高H2产量，故C正确；D．增加CaO的量，对平衡无影响，所以H2产量不变，故D错误；故答案为：AC；

③反应中H2O的变化量约等于CO的变化量，当起始水的含量为50%，则H2、CO各占25%，则CO的曲线的起点坐标为(0.1，25)，平衡时水的含量为70%，则H2、CO各占15%，H2O含量变化与CO含量变化关于含量y=37.5的直线对称，故图中CO的变化曲线示意图为：，故答案为：。

【考点定位】考查盖斯定律的应用；化学平衡的影响因素；化学平衡的调控作用

【名师点晴】本题考查反应热有关计算、化学平衡图象与影响因素等，注意利用“先拐先平数值大”与“定一议二”分析化学平衡图象。化学平衡图像题的解题技巧：①紧扣特征，弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，体积增大、减小还是不变，有无固体、纯液体物质参与反应等。②先拐先平，在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。③定一议二，当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。④三步分析法，一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。