Question

氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點。
（1）已知：
下列有關該反應的敘述正確的是

A．正反應活化能小于169.8kJ·mol-1

B．逆反應活化能一定小于169.8kJ·mol-1

C．正反應活化能不小于169.8kJ·mol-1

D．正反應活化能比逆反應活化能小169.8kJ·mol-1

（2）H₂S熱分解制氫時，常向反應器中通入一定比例空氣，使部分H₂S燃燒，其目的是     。
（3）H₂O的熱分解也可得到H₂，高溫下水分解體系中主要氣體的體積分數與溫度的關系，如圖1所示。在4000℃~5000℃時可能發生下列哪些反應      （填寫字母）。


（4）制取氫氣的另一種方法是電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液，裝置示意圖見圖2（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）。該電解裝置中電解排出液中的主要成分是      （寫化學式）。
（5）已知下列物質的K_SP：
5.6×10^-12；Ca（OH）₂；1.4×10^-5。氯堿工業中 電解飽和食鹽水也能得到氫氣，電解所用的鹽水需精制，去除有影響的Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、SO₄^2—[c（SO₄^2—）>c(Ca²⁺)]。某精制流程如下：

①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質是            。
②過程I中將NH₄⁺轉化為N₂的離子方程式是            。
③過程II中除去的離子有            。
④經過程III處理，需求鹽水c中剩余Na₂SO₃的含量小于5mg/L。若鹽水b中NaClO的含量是7.45mg/L，則處理10m³鹽水b，至多添加10%Na₂SO₃溶液      kg（溶液體積變化忽略不計）

Answer 1

（15分，第(1) 1分，其余每空2分）
（1）C        （2）為H₂S熱分解反應提供熱量         
（3）ABC （只寫BC給1分，其它答案不給分）
（4）K₂CO₃或K₂CO₃和KOH（只答KOH不給分）
（5）①Mg(OH)₂ 
②2NH₄⁺+3Cl₂+8OH^- N₂↑+6Cl^-+8H₂O
③SO₄^2-、Ca²⁺ ④1.26

解析試題分析：
（1）△H>0說明正反應吸熱，正反應活化能大于或等于169.8kJ，C正確；A、B錯誤；正反應活化能比逆反應活化能大169.8kJ，D錯誤。
（2）硫化氫分解需吸收熱量，通入空氣使部分硫化氫燃燒以提供硫化氫分解所需熱量。
（3）A、B分別為H、O原子，所以4000℃~5000℃時A、B、C三個反應均能發生。
（4）陰極反應為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，陽極產生了氮氣，尿素中N為-3價，所以陽極同時生成二氧化碳，二氧化碳與KOH生成碳酸鉀。電解排出液中的主要成分是碳酸鉀或碳酸鉀和氫氧化鉀。
（5）①當pH=11時，溶液中c(Mg²⁺)==5.6×10^-6<10^-5；Mg²⁺沉淀完全，所以鹽泥a中含有氫氧化鎂。②氯氣堿性條件下將NH₄⁺氧化生成N₂，本身被還原為Cl^-，根據得失電子相等、電荷守恒、質量守恒配平。③BaCO₃(s) Ba²⁺(aq)+CO₃^2-(aq)，SO₄^2-與Ba²⁺、CO₃^2-與Ca²⁺形成更難溶的硫酸鋇和碳酸鈣，所以過程II加入碳酸鋇除去Ca²⁺和SO₄^2-。④過程III加入亞硫酸鈉溶液還原溶液的ClO^-，由得失電子相等得n(ClO^-)=n(SO₃^2-)，，m(Na₂SO₃溶液)=1.26kg。
考點： 化學反應與能量 活化能 圖像的分析 電化學 溶度積 離子方程式 氧化還原反應 化學計算