Question

硫—碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)：

Ⅰ　　SO₂＋2H₂O＋I(xiàn)₂===H₂SO₄＋2HI

Ⅱ　　2HIH₂＋I(xiàn)₂

Ⅲ　　2H₂SO₄===2SO₂＋O₂＋2H₂O

(1)分析上述反應(yīng)，下列判斷正確的是________。

a．反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行

b．反應(yīng)Ⅰ中SO₂氧化性比HI強(qiáng)

c．循環(huán)過程中需補(bǔ)充H₂O

d．循環(huán)過程產(chǎn)生1 mol O₂的同時產(chǎn)生1 mol H₂

(2)一定溫度下，向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g)，發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H₂物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。

0～2 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(HI)＝________。該溫度下，H₂(g)＋I(xiàn)₂(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K＝________。

相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，則________是原來的2倍。

a．平衡常數(shù)

b．HI的平衡濃度

c．達(dá)到平衡的時間

d．平衡時H₂的體積分?jǐn)?shù)

(3)實驗室用Zn和稀硫酸制取H₂，反應(yīng)時溶液中水的電離平衡________移動(填“向左”、“向右”或“不”)；若加入少量下列試劑中的________，產(chǎn)生H₂的速率將增大。

a．NaNO₃　　　　b．CuSO₄        c．Na₂SO₄         d．NaHSO₃

(4)以H₂為燃料可制作氫氧燃料電池。

已知2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(l)

ΔH＝－572 kJ·mol^－1

某氫氧燃料電池釋放228.8 kJ電能時，生成1 mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為

________。

Answer 1

答案　(1)c　(2)0.1 mol·L^－1·min^－1　64　b　(3)向右　b　(4)80%

解析　本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡、水的電離平衡和化學(xué)計算。

(1)a項錯誤，反應(yīng)Ⅲ在常溫下向左進(jìn)行；b項，SO₂的還原性比HI強(qiáng)；c項，根據(jù)蓋斯定律Ⅰ×2＋Ⅱ×2＋Ⅲ得總反應(yīng)：2H₂O===2H₂＋O₂，循環(huán)過程中消耗了H₂O；d項，根據(jù)總反應(yīng)知產(chǎn)生1 mol O₂的同時產(chǎn)生2 mol H₂。

(2)由題干數(shù)據(jù)分析該反應(yīng)：

　　　　H₂　＋　I₂　===　2HI

起始：  0  0  1 mol

轉(zhuǎn)化：  0.1 mol  0.1 mol  0.2 mol

平衡：  0.1 mol  0.1 mol  0.8 mol

0～2 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(HI)＝＝0.1 mol·L^－1·min^－1

平衡常數(shù)K＝＝64

第三問，若開始加入HI的物質(zhì)的量是原來的2倍，相當(dāng)于先將HI加入到2 L的容器(達(dá)到的平衡狀態(tài)與原平衡一致，即HI的濃度、H₂的體積分?jǐn)?shù)與原平衡相同)，再將體積壓縮至1 L，因為該反應(yīng)為等體積反應(yīng)，加壓平衡不移動，所以HI的濃度為原來的2倍，H₂的體積分?jǐn)?shù)不變；溫度不變，平衡常數(shù)不變；加入HI的物質(zhì)的量增大，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡的時間縮短。

(3)Zn與稀H₂SO₄反應(yīng)，c(H^＋)減小，水的電離平衡向右移動；若向原溶液中加入NaNO₃，Zn與H^＋、NO反應(yīng)不生成H₂；若加CuSO₄，Zn＋CuSO₄===ZnSO₄＋Cu，Zn與Cu構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率；若加Na₂SO₄，對反應(yīng)速率沒有影響；若加NaHSO₃，HSO消耗H^＋生成H₂O和SO₂，反應(yīng)速率減小。

(4)生成1 mol液態(tài)水，理論上放熱＝286 kJ，則該電池的能量轉(zhuǎn)化率為×100%＝80%。