熱化學循環(huán)分解水制氫是未來理想的制氫方法之一,其中硫碘循環(huán)(SI循環(huán))是目前最有前景和研究最多的一個熱化學循環(huán)。SI循環(huán)的三個反應如下。
反應Ⅰ(Bunsen反應):SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)?2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH1=akJ/mol
反應Ⅱ:2HI(aq)?H2(g)+I2(s) ΔH2=bkJ/mol
反應Ⅲ:2H2SO4(aq)?2H2O(l)+2SO2(g)+O2(g) ΔH2=ckJ/mol
請回答下列問題:
(1)SI循環(huán)制氫的總反應為2H2O(l)?2H2(g)+O2(g),則其ΔH=2a+2b+c2a+2b+ckJ/mol(用含a、b、c的代數(shù)式表示)。
(2)科研團隊研究了溫度和壓強對反應Ⅰ(Bunsen反應)達到平衡時n(SO2)的影響如圖所示,則p1<<p2(填“>”“<”或“=”)。
(3)為了促進HI的分解,某科研團隊設計了兩種選擇性膜反應器,其示意圖如下。已知:HI的分解在反應區(qū)內(nèi)進行,膜可以對產(chǎn)物進行選擇性釋放。反應區(qū)內(nèi)通過控制使壓強恒定為100kPa.反應開始時,投料均為1mol的HI氣體。膜反應器1中氫氣的滲透速率為3.1×10-8 mol/(s?Pa)。反應區(qū)內(nèi)的部分實驗數(shù)據(jù)顯示在下表中。請?zhí)顚懴卤碇锌崭瘛?br />
反應器示意圖 | 無膜反應器 | 膜反應器1 | 膜反應器2 |
物質 | HI | H2 | |
80 s后的平衡物質的量/mol | 0.78 | ② 0.012 0.012 |
|
HI平衡分解率 | ①a1= 22% 22% |
a2=52% | ③a3 > > a2(填“>”“<”或“=”) |
反應過程①:
Mg2SiO4+4HI=2MgI2+2H2O+SiO2
Mg2SiO4+4HI=2MgI2+2H2O+SiO2
。水解反應③:
2MgI2+3H2O Mg2(OH)3I↓+3HI↑
△
2MgI2+3H2O Mg2(OH)3I↓+3HI↑
。 △
【答案】2a+2b+c;<;0.012;22%;>;Mg2SiO4+4HI=2MgI2+2H2O+SiO2;2MgI2+3H2O Mg2(OH)3I↓+3HI↑
△
【解答】
【點評】
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②以下有關說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
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