氫氣作為清潔能源有著廣泛的應(yīng)用前景,請回答下列問題:
Ⅰ.轉(zhuǎn)化脫硫:將天然氣壓入吸收塔,30℃時(shí),在T.F菌作用下,酸性環(huán)境中脫硫過程示意圖如圖1所示。
(1)過程ⅰ中H2S發(fā)生了
氧化
氧化
(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
(2)過程ⅱ的離子方程式是 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
。
(3)已知:①Fe3+在pH為1.9時(shí)開始沉淀,3.2時(shí)沉淀完全。②30℃時(shí),在T.F菌作用下,不同pH的FeSO4溶液中Fe2+的氧化速率如表。
pH |
0.9 |
1.2 |
1.5 |
1.8 |
2.1 |
2.4 |
2.7 |
3.0 |
Fe2+氧化速率/(g?L-1?h-1) |
4.5 |
5.3 |
6.2 |
6.8 |
7.0 |
6.6 |
6.2 |
5.6 |
請結(jié)合以上信息,判斷工業(yè)脫硫應(yīng)選擇的最佳pH范圍為
1.5<pH<1.9
1.5<pH<1.9
,并說明原因:
pH大于1.9時(shí),F(xiàn)e3+開始沉淀,導(dǎo)致Fe3+、Fe2+離子濃度均下降,降低反應(yīng)速率,pH<1.5時(shí),T.F菌活性較低,反應(yīng)速率減慢
pH大于1.9時(shí),F(xiàn)e3+開始沉淀,導(dǎo)致Fe3+、Fe2+離子濃度均下降,降低反應(yīng)速率,pH<1.5時(shí),T.F菌活性較低,反應(yīng)速率減慢
。
Ⅱ.蒸氣轉(zhuǎn)化:在催化劑的作用下,水蒸氣將CH
4氧化。結(jié)合圖2回答問題。
(4)寫出甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式:
CH4(g)+H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH=-70.1kJ/mol
CH4(g)+H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH=-70.1kJ/mol
。
(5)第Ⅱ步為可逆反應(yīng)。在800℃時(shí),恒容密閉容器中CO的起始濃度為amol/L,水蒸氣的起始濃度為1.5amol/L,達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后,CO平衡轉(zhuǎn)化率為60%,則此反應(yīng)的平衡常數(shù)為
1
1
。
(6)在固態(tài)金屬氧化物電解池中,高溫共電解H
2O-CO
2混合氣體制備H
2和CO,基本原理如圖3所示。陰極的反應(yīng)式是
H2O+2e-=H2↑+O2-
H2O+2e-=H2↑+O2-
和CO
2+2e
-═CO+O
2-。