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近期大面积持续“油荒”、“电荒”,严重影响了工业生产,人民的生活,能源成了我们亟待解决的问题.目前,我国的能源结构主要是煤,还有石油、天然气、核能等,这些能源都是一次不可再生且污染环境的能源,研究和开发清洁而又用之不竭的能源是未来发展的首要任务.科学家预测“氢能”将是未来21世纪最理想的新能源.

(1)目前世界上的氢绝大部分是从石油、煤炭和天然气中制取.请写出工业上由天然气制氢气的化学反应方程式.

(2)利用硫-碘热循环法制取氢也是化学家常用的一种方法,总反应方程式为:

2H2O 2H2+O2,其循环过程分三步进行:

(a)SO2+I2+H2O→A+B     (b)A→?+?      (c)B→?+?+?

①完成以上三步反应,并确定哪步反应最难进行.

②请对硫-碘热循环法制取氢的优劣和前景作一分析.

 

答案

(1)CH4+2H2O (g)  CO2+4H2   (3分)

(2)(a)SO2+I2+H2O=2HI+H2SO4(1分)  (b)2HI=H2+I2(1分) 

(c)2H2SO4=2SO2+O2+2H2O(1分)  ①由于硫酸很稳定,所以反应(c)最难进行(1分)

②该循环过程需要很高的热能,也就是说在较高温度下才能进行,生成的SO2和I2可以循环使用,其它产物对环境无污染,但耗能太大,所以此法也不可取,若把太阳能用到上述循环中,该工艺将是合理的。(3分)

解析:(1)该反应式的书写要注意工业上充分利用天然气,获得更多的氢气,必须利用廉价的水来提供氢,而不是直接分解.另外产物是二氧化碳,而不一氧化碳,这样甲烷的利用率才更高.其反应式为:CH4+2H2O (g)  CO2+4H2   (3分)

(2)根据所学知识写出(a)式,再注意原料的循环利用,在此基础上根据原料的“循环利用”再推断后两个.

(a)SO2+I2+H2O=2HI+H2SO4(1分)  (b)2HI=H2+I2(1分) 

(c)2H2SO4=2SO2+O2+2H2O(1分)  ①由于硫酸很稳定,所以反应(c)最难进行(1分)

②该循环过程需要很高的热能,也就是说在较高温度下才能进行,生成的SO2和I2可以循环使用,其它产物对环境无污染,但耗能太大,所以此法也不可取,若把太阳能用到上述循环中,该工艺将是合理的。(3分)

 

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