Question

工業(yè)上制取氫氣除電解水外還有多種方法．
（1）工業(yè)上可用組成為K₂O?M₂O₃?2RO₂?nH₂O的無機(jī)材料純化制取氫氣．
①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期，兩種元素原子的質(zhì)子數(shù)之和為27，則R的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

 

．
②常溫下，不能與M單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的是

 

（填序號(hào)）．
a．CuSO₄溶液     b．Fe₂O₃     c．濃硫酸     d．NaOH溶液    e．Na₂CO₃固體
（2）工業(yè)上也可利用化石燃料開采、加工過程中產(chǎn)生的H₂S廢氣制取氫氣．

①高溫?zé)岱纸夥?br />已知：H₂S（g）?H₂（g）+S（g）
在恒溫密閉容器中，控制不同溫度進(jìn)行H₂S分解實(shí)驗(yàn)．以H₂S起始濃度均為c mol?L^-1測(cè)定H₂S的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見圖1．圖中a為H₂S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線，b為表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時(shí)間且未達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)H₂S的轉(zhuǎn)化率的變化曲線．據(jù)圖計(jì)算985℃時(shí)H₂S按上述反應(yīng)分解的平衡常數(shù)K=

 

；隨著溫度的升高，曲線b向曲線a逼近的原因是

 

．
②電化學(xué)法：該法制取氫氣的過程如圖2所示．反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，其目的是

 

；反應(yīng)池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．反應(yīng)后的溶液進(jìn)入電解池，電解總反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）H₂S在足量氧氣中燃燒可以得SO₂，若在一個(gè)固定容積為5L的密閉容器中充入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，半分鐘后達(dá)到平衡，測(cè)得容器中含SO₃ 0.18mol．若繼續(xù)通入0.20mol SO₂和0.10mol O₂，則平衡

 

移動(dòng)（填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”），再次達(dá)到平衡后，SO₃的物質(zhì)的量的取值范圍為

 

 mol．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,化學(xué)平衡的計(jì)算,電解原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）①M(fèi)為+3價(jià)，R為+4價(jià)，均為第三周期元素，則M為Al，R為Si，Si的質(zhì)子數(shù)為14；
②M為Al具有還原性，能與具有氧化性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；
（2）①K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比；溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，反應(yīng)速率加快；
②反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，可增大反應(yīng)物接觸面積；反應(yīng)池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)；電解池中亞鐵離子失去電子，氫離子得到電子，以此來解答；
（3）根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素來判斷平衡移動(dòng)方向，利用極限法求出再次達(dá)平衡后n（SO₃）的范圍．

解答： 解：（1）①M(fèi)為+3價(jià)，R為+4價(jià)，均為第三周期元素，兩種元素原子的質(zhì)子數(shù)之和為27，則M為Al，R為Si，Si的質(zhì)子數(shù)為14，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：；
②M為Al具有還原性，能與具有氧化性的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如a、c，還能與d中NaOH溶液反應(yīng)生成氫氣，而高溫下與氧化鐵反應(yīng)，與碳酸鈉不反應(yīng)，
故答案為：be；
（2）①以H₂S起始濃度均為cmol?L^-1測(cè)定H₂S的轉(zhuǎn)化率，985℃時(shí)H₂S的轉(zhuǎn)化率為40%，則
   H₂S（g）?H₂（g）+S（g）
開始 c       0       0
轉(zhuǎn)化0.4c    0.4c   0.4c
平衡0.6c    0.4c   0.4c
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

0.4c×0.4c

0.6c

=

4

15

c；
溫度的升高，曲線b向曲線a逼近，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間縮短，
故答案為：=

4

15

c；溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需的進(jìn)間縮短；
②反應(yīng)池中反應(yīng)物的流向采用氣、液逆流方式，可增大反應(yīng)物接觸面積；反應(yīng)池中發(fā)生氧化還原反應(yīng)為H₂S+2FeCl₃=2FeCl₂+S↓+2HCl；電解池中亞鐵離子失去電子，氫離子得到電子，電解總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺

電解  .

2Fe³⁺+H₂↑，
故答案為：增大反應(yīng)物接觸面積，使反應(yīng)更充分；H₂S+2FeCl₃=2FeCl₂+S↓+2HCl；2Fe²⁺+2H⁺

電解  .

2Fe³⁺+H₂↑；
（3）繼續(xù)通入0.30molSO₂和0.15molO₂，容器內(nèi)壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
用極限法求出n（SO₃）的范圍：假設(shè)平衡不移動(dòng)，此時(shí)n（SO₃）=0.18×2=0.36mol；
假設(shè)0.40molSO₂完全生成SO₃，根據(jù)化學(xué)方程式2SO₂+O₂?2SO₃可知n（SO₃）=0.4mol，
所以再次達(dá)到平衡時(shí)，0.36＜n（SO₃）＜0.40mol，
故答案為：向正反應(yīng)方向；0.36＜n（SO₃）＜0.40．

點(diǎn)評(píng)：本題以硫化氫為載體考查物質(zhì)的性質(zhì)、影響反應(yīng)速率的因素、化學(xué)平衡、電化學(xué)等，題目綜合性強(qiáng)，難度較大，注重了高考常考考點(diǎn)的考查，注意知識(shí)的遷移應(yīng)用和信息的處理；（3）為難點(diǎn)，注意極限法的應(yīng)用．