Question

氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的热点。

(1) NaBH₄是一神重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO₂，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为_________，反应消耗1molNaBH₄时转移的电子数目为___________。

(2) H₂S热分解可制氢气。反应方程式：2H₂S(g)=2H₂(g)+S₂(g)  △H；在恒容密闭容器中，测得H₂S分解的转化率(H₂S起始浓度均为c mol/L)如图1所示。图l中曲线a表示H₂S的平衡转化率与温度的关系，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率。

①△H ______0(填“>”“<”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请说明随温度升高，曲线b向曲线a接近的原因____________。

(3) 使用石油裂解的副产物CH₄可制取H₂，某温度下，向体积为2L的密闭容器中充入0.40mol CH₄(g)和0.60molH₂O(g)的浓度随时间的变化如下表所示：

①写出此反应的化学方程式_________，此温度下该反应的平衡常数是_________。

②3 min时改变的反应条件是_________（只填一种条件的改变）。

③一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。则P₁_________P₂填“>”、“<”或“=“）。

Answer

NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑ 4NA或2.408×1024 > 0.4c/tmol/(L·min) 温度升高，反应速率加快，达到平衡的时间缩短 CH4+H2O3H2+CO 0.135 升高温度、增加水蒸气或减少CO <

【解析】（1）本题考查离子反应方程式的书写，BH4－中H显－1价，H2O中H显＋1价，发生NaBH4＋2H2O=NaBO2＋4H2↑，1molNaBH4参加反应转移电子1×4mol=4mol，即电子数为4NA；（2）本题考查化学反应速率的计算、影响化学平衡移动的因素等，①根据图1，随着温度的升高，H2S的转化率增大，即正反应方向是吸热反应，△H>0；②H2S的转化率为40%，则生成氢气浓度为c×40%mol·L－1=0.4cmol·L－1，根据化学反应速率的数学表达式，v(H2)=0.4c/tmol/(L·min)；③温度升高，反应速率加快，达到平衡的时间缩短；（3）考查化学平衡的计算，①根据信息，达到平衡时，v(CH4)=(0.2－0.1)/2mol/(L·min)=0.05 mol/(L·min)，v(H2)=0.3/2mol/(L·min)=0.15mol/(L·min)，两者的系数之比为0.05：0.15=1：3，另一种气体为CO，因此反应方程式为CH4＋H2O 3H2＋CO；

CH4＋H2O 3H2＋CO

起始（mol·L－1） 0.2 0.3 0 0

变化： 0.1 0.1 0.3 0.1

平衡： 0.1 0.2 0.3 0.1 化学平衡常数的表达式K=c3(H2)×c(CO)/[c(CH4)×c(H2O)]=0.33×0.1/(0.1×0.2)=0.135；②CH4的浓度减小，H2浓度增大，说明反应向正反应方向移动，改变的条件是升高温度、增加水蒸气或减少CO；③作等温线，压强增大，平衡向逆反应方向移动，CH4的转化率降低，即P1