Question

近期大面積持續“油荒”、“電荒”，嚴重影響了工業生產，人民的生活，能源成了我們亟待解決的問題.目前，我國的能源結構主要是煤，還有石油、天然氣、核能等，這些能源都是一次不可再生且污染環境的能源，研究和開發清潔而又用之不竭的能源是未來發展的首要任務.科學家預測“氫能”將是未來21世紀最理想的新能源.

（1）目前世界上的氫絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取.請寫出工業上由天然氣制氫氣的化學反應方程式.

（2）利用硫－碘熱循環法制取氫也是化學家常用的一種方法，總反應方程式為：

2H₂O 2H₂＋O₂，其循環過程分三步進行：

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

①完成以上三步反應，并確定哪步反應最難進行.

②請對硫－碘熱循環法制取氫的優劣和前景作一分析.

 

Answer 1

（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由于硫酸很穩定，所以反應(c)最難進行（1分）

②該循環過程需要很高的熱能，也就是說在較高溫度下才能進行，生成的SO₂和I₂可以循環使用，其它產物對環境無污染，但耗能太大，所以此法也不可取，若把太陽能用到上述循環中，該工藝將是合理的。（3分）

解析:（1）該反應式的書寫要注意工業上充分利用天然氣，獲得更多的氫氣，必須利用廉價的水來提供氫，而不是直接分解.另外產物是二氧化碳，而不一氧化碳，這樣甲烷的利用率才更高.其反應式為：CH₄＋2H₂O (g)  CO₂＋4H₂   （3分）

（2）根據所學知識寫出(a)式，再注意原料的循環利用，在此基礎上根據原料的“循環利用”再推斷后兩個.

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

(c)2H₂SO₄＝2SO₂＋O₂＋2H₂O（1分）  ①由于硫酸很穩定，所以反應(c)最難進行（1分）

②該循環過程需要很高的熱能，也就是說在較高溫度下才能進行，生成的SO₂和I₂可以循環使用，其它產物對環境無污染，但耗能太大，所以此法也不可取，若把太陽能用到上述循環中，該工藝將是合理的。（3分）