问题标题:
氢能是理想的清洁能源,资源丰富.以太阳能为热源分解Fe3O4,经由热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图1:(1)过程Ⅰ:2Fe3O4(s)⇌6FeO(s)+O2(g)△H=+313.18kJ•mol-1①将O2分离出
问题描述:
氢能是理想的清洁能源,资源丰富.以太阳能为热源分解 Fe3O4,经由热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图1:
(1)过程Ⅰ:2Fe3O4(s)⇌6FeO(s)+O2(g)△H=+313.18kJ•mol-1
①将O2分离出去,目的是提高Fe3O4的___.
②平衡常数K 随温度变化的关系是___.
③在压强 p1下,Fe3O4的平衡转化率随温度变化的α(Fe3O4)~T 曲线如图3所示.若将压强由p1增大到p2,在图3中画出 p2的α(Fe3O4)~T 曲线示意图.
(2)过程Ⅱ的化学方程式是___.
(3)其他条件不变时,过程Ⅱ在不同温度下,H2O的转化率随时间的变化α(H2O)~t曲线如图24所示.比较温度T1、T2、T3的大小关系是___,判断依据是___.
(4)科研人员研制出透氧膜(OTM),它允许电子、O 2-同时透过,可实现水连续分解制H2.工作时,CO、H 2O分别在透氧膜的两侧反应.工作原理示意图如图2:H2O 在___侧反应(填“a”或“b”),在该侧H2O 释放出 H2的反应式是___.
陆洁茹回答:
(1)过程Ⅰ:2Fe3O4(s)⇌6FeO(s)+O2(g)△H=+313.18kJ•mol-1
①将O2分离出去,平衡正向移动,目的是提高Fe3O4的转化率,故答案为:转化率;
②正反应是吸热反应,随着温度升高,平衡常数K 变大,故答案为:随着温度升高,平衡常数K 变大;
③压强增大,平衡向气体系数减小的方向移动,转化率降低,所以图象为:,故答案为:;
(2)由图可知:过程Ⅱ的化学方程式是氧化亚铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,所以反应方程式为:3FeO+H2O⇌Fe3O4+H2,故答案为:3FeO+H2O⇌Fe3O4+H2;
(3)T 1>T2>T3;初始压强相同,浓度相同,图象斜率T 1>T2>T3,温度越高,反应速率越大,则说明T 1>T2>T3,故答案为:T 1>T2>T3;温度越高,反应速率越大;
(4)本实验利用水制取氢气,H2O 得电子生成H2和O2-,O2-通过OTM 进入b 侧,所以H2O在a 侧,反应方程为H2O+2e-=H2+O2-,故答案为:a;H2O+2e-=H2+O2-.
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