Question

“硫碘循環(huán)”法是分解水制氫氣的研究熱點(diǎn)，涉及下列三個反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ：SO₂（g）+I₂（aq）+2H₂O（l）=2HI（aq）+H₂SO₄（aq）
反應(yīng)Ⅱ：2HI（g）=H₂（g）+I₂（g）
反應(yīng)Ⅲ：2H₂SO₄（g）=2H₂O（g）+2SO₂（g）+O₂（g）
（1）反應(yīng)Ⅲ實(shí)際上分兩步進(jìn)行：
H₂SO₄（g）=SO₃（g）+H₂O（g）△H₁
2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△H₂
則反應(yīng)Ⅲ的反應(yīng)熱△H=

 

（用△H₁、△H₂表示）．
（2）某溫度下將1mol HI充入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，達(dá)到第1次平衡后，用選擇性膜完全分離出H₂，達(dá)到第2次平衡后再次分離H₂，重復(fù)多次，平衡時n（HI）如下表：

達(dá)到平衡的次數(shù)	第1次	第2次	第3次	第4次	第5次	…
n（HI）/mol	0.78	0.67	0.60	0.55	0.51

①第1次平衡時，HI的轉(zhuǎn)化率為

 

%．
②歸納出分離H₂的次數(shù)對HI轉(zhuǎn)化率的影響：

 

．
③計(jì)算第2次平衡時H₂和I₂的物質(zhì)的量（寫出計(jì)算過程）．
（3）反應(yīng)Ⅰ發(fā)生時，溶液中存在化學(xué)平衡：I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq），其反應(yīng)速率極快且平衡常數(shù)很大．現(xiàn)將1mol SO₂緩緩?fù)ㄈ牒?mol I₂的水溶液中恰好完全反應(yīng)．畫出溶液中I₃^-的物質(zhì)的量n（I₃^-）隨反應(yīng)時間t變化的曲線圖．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；
（2）①參加反應(yīng)HI的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算HI的轉(zhuǎn)化率；
②分離出氫氣，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，有利于HI的分解，但提高幅度逐漸減小；
③利用三段式計(jì)算；
（3）將SO₂的通入I₂的水溶液，反應(yīng)生成I^-，生成的I^-與I₂結(jié)合得到I₃^-，隨反應(yīng)進(jìn)行I₃^-物質(zhì)的量增大，由I原子守恒可知I₃^-的最大物質(zhì)的量為

2mol

3

≈0.67mol，繼續(xù)通入SO₂，I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）平衡向左移動，I₃^-物質(zhì)的量減小，由SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄可知，二氧化硫與碘單質(zhì)恰好完全反應(yīng)，故最終I₃^-物質(zhì)的量為0．

解答： 解：（1）反應(yīng)Ⅲ實(shí)際上分兩步進(jìn)行：
①H₂SO₄（g）=SO₃（g）+H₂O（g）△H₁
②2SO₃（g）?2SO₂（g）+O₂（g）△H₂
根據(jù)蓋斯定律①×2+2得反應(yīng)Ⅲ，故反應(yīng)Ⅲ的反應(yīng)熱△H=2△H₁+△H₂，
故答案為：△H=2△H₁+△H₂；
（2）①參加反應(yīng)HI的物質(zhì)的量為1mol-0.78mol=0.22mol，故HI的轉(zhuǎn)化率為

0.22mol

1mol

×100%=22%，
故答案為：22；
②分離出氫氣，有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，隨著分離氫氣次數(shù)的增加，HI的轉(zhuǎn)化率逐漸提高，但提高幅度逐漸減小，
故答案為：隨著分離氫氣次數(shù)的增加，HI的轉(zhuǎn)化率逐漸提高，但提高幅度逐漸減小；
③2  HI（g）=H₂（g）+I₂（g）
起始（mol）：1              0      0
轉(zhuǎn)化（mol）：1-0.67=0.33    0.165  0.165
平衡（mol）：0.67           0.165  0.165
故2次平衡時n（H₂）=n（I₂）=0.165mol
答：2次平衡時H₂和I₂的物質(zhì)的量均為0.165mol；
（3）將SO₂的通入I₂的水溶液，反應(yīng)生成I^-，生成的I^-與I₂結(jié)合得到I₃^-，隨反應(yīng)進(jìn)行I₃^-物質(zhì)的量增大，由I原子守恒可知I₃^-的最大物質(zhì)的量為

2mol

3

≈0.67mol，繼續(xù)通入SO₂，I₂（aq）+I^-（aq）?I₃^-（aq）平衡向左移動，I₃^-物質(zhì)的量減小，由SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄可知，二氧化硫與碘單質(zhì)恰好完全反應(yīng)，故最終I₃^-物質(zhì)的量為0，溶液中I₃^-的物質(zhì)的量n（I₃^-）隨反應(yīng)時間t變化的曲線圖為：，
故答案為：．

點(diǎn)評：本題考查反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡計(jì)算與影響元素，（3）中作圖為易錯點(diǎn)，學(xué)生容易做出變化趨勢，而忽略最大值及二氧化硫與碘恰好反應(yīng)，難度中等．