Question

利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气，既价廉又环保。

（1）工业上可用组成为K2O·M2O3·2RO2·nH2O的无机材料纯化制取的氢气。

①已知元素M、R均位于元素周期表中第三周期，两种元素原子的质子数之和为27，则R的原子结构示意图为________。

②常温下，不能与M单质发生反应的是________(填序号)。

A．CuSO4溶液　 B．Fe2O3　 C．浓硫酸 D．NaOH溶液　

（2）利用H2S废气制取氢气的方法有多种。

①高温热分解法

已知：H2S(g)??H2(g)＋S2(g)

在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果见下图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线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。据图计算985℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝________；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：____________________________________。

②电化学法

该法制氢过程的示意图如下。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是____________________；反应池中发生反应的化学方程式为____________________。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为_______________。

 

Answer 1

（1） ①; ② B;

（2） ① ； 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短。

②增大反应物接触面积，使反应更充分；　

H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl　 2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑

【解析】

试题分析：① 已知元素M、R均位于元素周期表中第三周期，两种元素原子的质子数之和为27，而且M、R形成的化合物的化学式是M2O3、RO2，则M是Al；R是Si． R的原子结构示意图为; ②A．由于金属活动性Al>Cu，所以Al与CuSO4溶液会发生反应：2Al+3CuSO4=3Cu+Al2(SO4)3；正确；B． 由于金属活动性Al>Fe，所以Al与Fe2O3会发生铝热反应置换出Fe，但是在常温下不能与Fe2O3反应，错误；C．浓硫酸有强氧化性，会把Al氧化产生一薄层致密的氧化物保护膜，正确；D．Al与NaOH溶液发生置换反应，方程式是：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，正确。（2）① 据图可以计算985℃ 时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝ ；说明随温度的升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短。所以曲线b向曲线a逼近；② 电化学法该法制氢过程的示意图如下。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；反应后的溶液进入电解池，反应池中发生反应的化学方程式为H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl；根据题意可知：电解总反应的离子方程式为2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑。

考点：考查元素及化合物的推断、物质的化学性质、化学平衡常数的计算、影响化学反应速率的因素、电解反应原理、化学方程式、离子方程式的书写的知识。