Question

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的过程如下：

（1）过程Ⅰ：2Fe₃O₄(s)6FeO(s)+O₂(g)   ΔH＝+313.18 kJ/mol

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1所示。若将压强由p₁增大到p₂，在图1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）过程Ⅱ，其他条件不变时，在不同温度下，H₂O的转化率随时间的变化α(H₂O)～t 曲线如图2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、H₂O分别在透氧膜的两侧反应。工作原理示意图如下：

H₂O在___________侧反应（填“a”或“b”），在该侧H₂O释放出H₂的反应式是                 。

Answer

（1）①转化率

②随着温度升高，K增大

③

（2）3FeO+H2OH2+Fe3O4

（3）T1＞T2＞T3；其他条件不变时，相同时间内，α(H2O)越大，说明反应速率越快，则反应温度越高

（4）aH2O+2e-H2↑+O2-

【解析】

试题分析：（1）过程Ⅰ：2Fe3O4(s)6FeO(s)+O2(g)ΔH＝+313.18kJ/mol

①减少生成物的浓度，平衡正向移动，反应物转化率增大，将O2分离出去，目的是提高Fe3O4的转化率。②反应吸热，升高温度平衡正向移动，升温平衡常数K增大。③增大压强平衡逆向移动，Fe3O4的转化率减小，若将压强由p1增大到p2，图像是：

（2）过程Ⅱ是氧化亚铁和水反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式是3FeO+H2OH2+Fe3O4。（3）其他条件不变时，相同时间内，α(H2O)越大，说明反应速率越快，则反应温度越高，所以T1＞T2＞T3；根据电子移动方向，a为正极，水连续分解制H2，水发生还原反应，所以H2O在a侧反应，反应方程式H2O+2e-H2↑+O2-。

考点：本题考查化学平衡、原电池原理。