Question

【题目】氢气是一种清洁能源，氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1）H2S 热分解制氢的原理: 2H2S(g)=2H2(g) + S2(g) △H= 169.8 kJ/mol,分解时常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S 燃烧，其目的是______；燃烧生成的SO2与H2S 进一步反应，硫元素转化为S2,写出反应的化学方程式:________。

（2）氨硼烷(NH3BH3) 是储氢量最高的材料之一，其受热时固体残留率随温度的变化如图甲所示。氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图乙所示。

①110℃时残留固体的化学式为_________。

②氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为_________。

（3）十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“C10H18- C10H12-C10H8”的脱氢过程释放氢气。己知:

C10H18(l)C10H12(l) +3H2(g) △H1

C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) △H2

温度335℃、高压下，在恒容密闭反应器中进行液态十氢萘( 1.00 mol) 催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的物质的量n1 和n2随时间的变化关系如图丙所示。图丁表示催化剂对反应活化能的影响。

①△H1___△H2(选填“>”、“=”或“<”)。

② 8 h 时，反应体系内氢气的物质的量为_____mol(忽略其他副反应)。

③ n1 显著低于n2 可能的原因是__________。

Answer 1

【答案】 为H2S热分解反应提供热量 4H2S+2SO2==4H2O+3S2 BH2NH2或(BH2NH2) NH3BH3-6e-+2H2O=NH4++BO2-+6H+ > 1.951 反应2的活化能比反应1的小，催化剂显著降低了反应2的活化能，反应生成的C10H12很快转变成C10H8，故n1显著低于n2

【解析】（1）使部分硫化氢燃烧，放出热量，为硫化氢热分解反应提供热量，二氧化硫与硫化氢进一步反应，生成物在常温下均非气体，二者反应生成S2与H2O，反应的化学方程式：4H2S＋2SO2===4H2O＋3S2，答案为：为H2S热分解反应提供热量、4H2S＋2SO2===4H2O＋3S2

（2）①110 ℃时分析固体残留率随温度的变化图可知，M（A）=M(NH3BH3)×93.55%=31×93.55%=29，故A为BH2NH2或(BH2NH2)n， ②氨硼烷在原电池的负极失电子生成NH4BO2，电极反应式为NH3BH3－6e－＋2H2O===NH4+＋BO2-＋6H＋，答案为：①BH2NH2或(BH2NH2)n ②NH3BH3－6e－＋2H2O===NH4+＋BO2-＋6H＋

（3）①由图丁可知ΔH1和ΔH2都是吸热反应，且ΔH1的活化能高于ΔH2的活化能，所以ΔH1>ΔH2②①温度335℃，在8 h时，十氢萘为1.00 mol，测得C10H12和C10H8的产率x1=0.027，x2=0.374，即生成C10H12和C10H8的物质的量分别为0.027mol，0.374mol，设反应的C10H18的物质的量为a，反应C10H12的物质的量为b，根据反应，

C10H18(l)C10H12(l)＋3H2(g)

113

aa3a

C10H12(l)C10H8(l)＋2H2(g)，

112

bb2b

则a-b=0.027，b=0.374，则a=0.401，因此生成的氢气的物质的量分数为3a+2b=3×0.401+2×0.374=1.951，则氢气的量为1.951mol。③反应2的活化能比反应1小，相同温度下反应2更快，所以相同时间内，生成的四氢萘大部分都转化为萘，故n1显著低于n2，故答案为：反应2的活化能比反应1小，相同温度下反应2更快，所以相同时间内，生成的四氢萘大部分都转化为萘，故n1显著低于n2；答案为：①>②1.951③反应2的活化能比反应1的小，催化剂显著降低了反应2的活化能，反应生成的C10H12很快转变成C10H8，故n1显著低于n2