Question

（2013?紹興一模）綠色化制氫技術(shù)是現(xiàn)代能源工業(yè)的方向，以CaO為吸收體，將生物質(zhì)（以C計(jì)）與水蒸氣反應(yīng)制取H₂．反應(yīng)裝置由氣化爐和燃燒爐兩個(gè)反應(yīng)器組成，相關(guān)反應(yīng)如下表所示：

流程1：氣化爐中產(chǎn)生H2	流程2：燃燒爐中CaO再生
通入水蒸氣，主要化學(xué)反應(yīng)： ①C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g） △H=+131.6kJ?mol-1 ②CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g） △H=-41.2kJ?mol-1 ③CaO（s）+CO2（g）=CaCO3（s） △H=-178.3kJ?mol-1	通入純氧，主要化學(xué)反應(yīng)： ④C（s）+O2（g）=CO2（g） △H=-393.8kJ?mol-1 ⑤CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g） K

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）氣化爐中總反應(yīng)：C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）=CaCO₃（s）+2H₂（g）△H=

-87.9

kJ?mol^-1
（2）燃燒爐中反應(yīng)⑤所需的能量由反應(yīng)④提供．如果再生1mol CaO，至少需通入純氧

0.45

mol．
（3）當(dāng)只改變溫度或壓力時(shí)，反應(yīng)⑤有如圖所示的變化：

圖a推知T₁

＞

T₂（填“＞”、“＜”、“=”），若溫度升高，平衡常數(shù)K值

增大

（填“增大”、“減小”、“不變”）
圖b推知P₁

＜

P₂（填“＞”、“＜”、“=”），壓強(qiáng)增大，CaCO₃的分解率

減小

（填“增大”、“減小”、“不變”）
（4）在一定溫度、不同壓力時(shí)，氣化爐中H₂的變化量約等于CO的變化量（即△n（H₂）=△n（CO）），當(dāng)起始c（H₂）：c（CO）=3：2時(shí)，請(qǐng)根據(jù)n（H₂）變化，補(bǔ)充完整圖C中n（CO）圖示變化．
（5）一定條件下，氣化爐中的各反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，采取以下措施可以提高H₂產(chǎn)量的是

BC

（用相關(guān)編號(hào)填寫(xiě)）
A．反應(yīng)②中使用合適的催化劑      B．不斷移走CaCO₃，并升高氣化爐內(nèi)的溫度
C．適當(dāng)增加水蒸氣的通入量         D．增加CaO的量，提高CO₂的吸收率
（6）寫(xiě)出一條這種制H₂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)了吸收劑CaO的循環(huán)，降低了能耗；實(shí)現(xiàn)了能量自給，符合節(jié)能減排等

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）由反應(yīng)③可知，反應(yīng)⑤再生1mol CaO吸收178.3kJ熱量，結(jié)合反應(yīng)④的反應(yīng)熱計(jì)算需要氧氣物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷溫度、壓強(qiáng)大小；反應(yīng)⑤是吸熱反應(yīng)，根據(jù)平衡時(shí)二氧化碳濃度分析升高溫度平衡移動(dòng)方向，進(jìn)而判斷溫度對(duì)平衡常數(shù)影響；反應(yīng)⑤正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，分析增大壓強(qiáng)平衡移動(dòng)方向判斷碳酸鈣轉(zhuǎn)化率變化；
（4）氣化爐中H₂的變化量約等于CO的變化量，當(dāng)起始c（H₂）：c（CO）=3：2時(shí)，H₂含量變化與CO含量變化關(guān)于含量y=25的直線對(duì)稱(chēng)；
（5）提高H₂產(chǎn)量，應(yīng)改變措施使反應(yīng)①、②的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理與反應(yīng)特征分析解答；
（6）實(shí)現(xiàn)了吸收劑CaO的循環(huán)，降低了能耗；實(shí)現(xiàn)了能量自給，符合節(jié)能減排．

解答：解：（1）已知：①C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.6kJ?mol^-1
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1
③CaO（s）+CO₂（g）=CaCO₃（s）△H=-178.3kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①+②+③得C（s）+2H₂O（g）+CaO（s）=CaCO₃（s）+2H₂（g），
故△H=+131.6kJ?mol^-1+（-41.2kJ?mol^-1）+（-178.3kJ?mol^-1）=-87.9kJ?mol^-1，
故答案為：-87.9；
（2）由反應(yīng)③可知，反應(yīng)⑤再生1mol CaO吸收178.3kJ熱量，由反應(yīng)④C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.8kJ?mol^-1可知，需要氧氣物質(zhì)的量=

178.3kJ

393.8kJ/mol

=0.45mol，
故答案為：0.45；
（3）根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則，溫度T₁先得到平衡，反應(yīng)速率較快，故溫度T₁＞T₂，由圖可知，溫度越高平衡時(shí)二氧化碳的濃度越大，說(shuō)明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故溫度升高，平衡常數(shù)K值增大；
由圖可知，壓強(qiáng)P₂先到達(dá)判斷，反應(yīng)速率較快，故壓強(qiáng)P₁＜P₂，反應(yīng)⑤正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故碳酸鈣轉(zhuǎn)化率減小，
故答案為：＞；增大；＜；減�。�
（4）氣化爐中H₂的變化量約等于CO的變化量，當(dāng)起始c（H₂）：c（CO）=3：2時(shí)，H₂含量變化與CO含量變化關(guān)于含量y=25的直線對(duì)稱(chēng)，故圖C中n（CO）圖示變化為：，故答案為：；
（5）一定條件下，提高H₂產(chǎn)量，應(yīng)改變措施使反應(yīng)①、②的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．反應(yīng)②中使用合適的催化劑，加快反應(yīng)速率，不能影響平衡移動(dòng)，氫氣的產(chǎn)量不能增大，故A錯(cuò)誤；
B．不斷移走CaCO₃，使反應(yīng)③向正反應(yīng)移動(dòng)，二氧化碳減少，使反應(yīng)②向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度使反應(yīng)①向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可以提高氫氣的產(chǎn)量，故B正確；
C．適當(dāng)增加水蒸氣的通入量，使反應(yīng)①②向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可以提高氫氣的產(chǎn)量，故C正確；
D．增加CaO的量，不影響反應(yīng)③的平衡移動(dòng)，不能影響二氧化碳的濃度，反應(yīng)①②平衡不移動(dòng)，不能提高氫氣的產(chǎn)量，故D錯(cuò)誤，
故答案為：BC；
（6）由反應(yīng)過(guò)程可知，實(shí)現(xiàn)了吸收劑CaO的循環(huán)，降低了能耗；實(shí)現(xiàn)了能量自給，符合節(jié)能減排等，
故答案為：實(shí)現(xiàn)了吸收劑CaO的循環(huán)，降低了能耗；實(shí)現(xiàn)了能量自給，符合節(jié)能減排等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)熱有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡圖象與影響因素等，難度中等，注意利用“先拐先平數(shù)值大”與“定一議二”分析化學(xué)平衡圖象．