(7分)硫—碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng):
Ⅰ. SO2+2H2O+I2===H2SO4+2HI
Ⅱ. 2HIH2+I2
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易在常溫下進行
b.反應(yīng)Ⅰ中SO2氧化性比HI強
c.循環(huán)過程中需補充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。

① 0~2 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(HI)=________________
② 該溫度下,H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù)K=__________________
③ 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.達到平衡的時間           d.平衡時H2的體積分數(shù)
(3) 實驗室用Zn和稀硫酸制取H2,反應(yīng)時若加入少量下列試劑中的____________產(chǎn)生H2的速率將增大。
a.NaNO        b.CuSO4          c.Na2SO4          d.NaHSO3
(1)C(1分)(2)①0.1mol/(L.min)(2分) ②64 (2分) ③b (1分)(3)b(1分)

試題分析:(1)H2SO4在常溫下,很穩(wěn)定不易分解,這是常識,所以a是錯誤的;反應(yīng)Ⅰ中SO2是還原劑,HI是還原產(chǎn)物,因此還原性SO2>HI,所以b不正確;將Ⅰ和Ⅱ分別乘以2和Ⅲ相加得:2H2O==2H2+O2,所以c正確,d是錯誤的,答案選c。
(2)①因為 υ (H2)="0." 1mol/1L/2min="0.05" mol·L-1·min-1,所以根據(jù)反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比可知,υ (HI)="2" υ (H2)="0.1" mol·L-1·min-1。
②              2HI(g)==H2(g)+I2(g)
2     1     1
起始濃度/mol·L1   1     0     0
變化濃度/mol·L1: 0.2   0.1   0.1
平衡濃度/mol·L1: 0.8   0.1   0.1
所以該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K==64mol/L。
③如果開始時加入HI的量是用來的2倍,則建立的平衡狀態(tài)和原平衡狀態(tài)相比是等比破壞,因此HI、H2、I2的物質(zhì)的量、平衡濃度都是原來的兩倍;但鉻組分的百分含量、體積分數(shù)、平衡常數(shù)都是不變的。由于開始時的濃度增大了,反應(yīng)速率加快,達平衡的時間不可能是原來的兩倍,所以答案選b。
(3)水是弱電解質(zhì),存在電離平衡H2O=H+OH,硫酸電離出的氫離子對水的電離是抑制作用,當(dāng)鋅消耗了氫離子后,氫離子濃度降低,促進水的電離;如果加入硝酸鈉,則溶液洗相當(dāng)于是硝酸溶液,此時不再生成氫氣;加入的亞硫酸氫鈉會和氫離子反應(yīng),降低氫離子濃度,反應(yīng)速率降低;硫酸鈉的加入對反應(yīng)速率是無影響的;加入硫酸銅后,鋅與置換出的Cu構(gòu)成原電池,加快了反應(yīng)速率,所以答案選b。
點評:該題是2010年山東卷28題,在能力方面考查了“能夠?qū)嶋H問題分解,通過運用相關(guān)知識,采用分析、綜合的方法解決簡單化學(xué)問題的能力”、“能夠?qū)⒎治鼋鉀Q問題的過程和成果用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達,并作出解釋的能力”。試題設(shè)置了考生比較陌生的情景——“硫——碘循環(huán)分解水制氫”,對考生的心理素質(zhì)要求較高。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

多晶硅是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的重要原材料。
(1)由石英砂可制取粗硅,其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
SiO2(s)+C(s)=SiO(g)+CO(g) ΔH=a kJ·mol1
2SiO(g)=Si(s)+SiO2(s) ΔH=b kJ·mol1
①反應(yīng)SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)的ΔH=________ kJ·mol1(用含a、b的代數(shù)式表示)。
②SiO是反應(yīng)過程中的中間產(chǎn)物。隔絕空氣時,SiO與NaOH溶液反應(yīng)(產(chǎn)物之一是硅酸鈉)的化學(xué)方程式為________________________________。
(2)粗硅提純常見方法之一是先將粗硅與HCl制得SiHCl3,經(jīng)提純后再用H2還原:
SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)。
不同溫度及不同時,反應(yīng)物X的平衡轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖所示。

①X是________(填“H2”或“SiHCl3”)。
②上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K(1 150 ℃)________K(950 ℃)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)SiH4(硅烷)法生產(chǎn)高純多晶硅是非常優(yōu)異的方法。
①用粗硅作原料,熔融鹽電解法制取硅烷原理如圖所示,電解時陽極的電極反應(yīng)式為_________________________________________。

②硅基太陽電池需用N、Si兩種元素組成的化合物Y作鈍化材料,它可由SiH4與NH3混合氣體進行氣相沉積得到,已知Y中Si的質(zhì)量分數(shù)為60%,Y的化學(xué)式為________。

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:問答題

天然氣(以甲烷計)在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。
Ⅰ.在制備合成氨原料氣H2中的應(yīng)用
(1)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化法制H2的主要轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下:
CH4(g) + H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)    ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g)  CO2(g) +4H2(g)   ΔH = +165.0kJ/mol
上述反應(yīng)所得原料氣中的CO能使氨合成催化劑中毒,必須除去。工業(yè)上常采用催化劑存在下CO與水蒸氣反應(yīng)生成易除去的CO2,同時又可制得等體積的氫氣的方法。此反應(yīng)稱為一氧化碳變換反應(yīng),該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是        。
(2)CO變換反應(yīng)的汽氣比(水蒸氣與原料氣中CO物質(zhì)的量之比)與CO平衡變換率
(已轉(zhuǎn)化的一氧化碳量與變換前一氧化碳量之比)的關(guān)系如下圖所示:

汽氣比與CO平衡變換率的關(guān)系
析圖可知:
① 相同溫度時,CO平衡變換率與汽氣比的關(guān)系是     。
② 汽氣比相同時,CO平衡變換率與溫度的關(guān)系是     。
(3)對于氣相反應(yīng),用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質(zhì)的量濃度也可以表示平衡常數(shù)(記作Kp),則CO變換反應(yīng)的平衡常數(shù)表示式為:Kp=        。隨溫度的降低,該平衡常數(shù)      (填“增大”“減小”或“不變”)。
Ⅱ.在熔融碳酸鹽燃料電池中的應(yīng)用
以熔融Li2CO3和K2CO3為電解質(zhì),天然氣經(jīng)內(nèi)重整催化作用提供反應(yīng)氣的燃料電池示意圖如下:

(1)外電路電子流動方向:由  流向   (填字母)。
(2)空氣極發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是    
(3)以此燃料電池為電源電解精煉銅,當(dāng)電路有0.6 mol e?轉(zhuǎn)移,有     g 精銅析出。

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

氮元素的單質(zhì)及其化合物的研究和應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的地位。工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)之一是
(1)如果將4mol NH3和5mol O2放入容器中,達到平衡時放出熱量0.8akJ,則平衡時NH3的轉(zhuǎn)化率為     
(2)在一定條件下,容積固定的密閉容器中進行上述反應(yīng),NO的濃度與時間關(guān)系如圖所示,則NO的a、b、c三點的反應(yīng)速率v(a正)、v(b逆)、v(c正)的大小關(guān)系是         

(3)t℃時,在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度如下表:

①第2min到第4mim,反應(yīng)速率v(O2)=            ;
②第2min時改變了條件,改變的條件可能是         (從所給選項中選擇);
A.降低溫度B.增加了生成物C.減小壓強 D.使用了高效催化劑
③在與第4min相同的溫度下,若起始向容器中加入NH3、O2、NO和H2O(g)的濃度都為2moI/L,則該反應(yīng)       (填“正反應(yīng)方向進行”、“逆反應(yīng)方向進行”、“不移動”)。
(4)硝酸廠的尾氣含有氮氧化物,不經(jīng)處理直接排放將污染空氣。尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥,在溫度70—95℃時,工業(yè)尾氣中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,將其轉(zhuǎn)化為N2,尿素與NO、NO2三者等物質(zhì)的量反應(yīng)的化學(xué)方程式為         。
(5)目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮氧化物還原為氮氣和水,其反應(yīng)機理為:


則1mol甲烷直接將NO2還原為N2的燴變?yōu)開___         。

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

有關(guān)說法正確的是
A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行,說明該反應(yīng)的△H<0
B.鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比受損前更容易生銹
C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,其他條件不變時升高溫度,反應(yīng)速率V(H2)和氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率均增大
D.水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大,說明水的電離是放熱反應(yīng)

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:單選題

下列說法正確的是(    )
A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的 
B.難溶電解質(zhì)的溶解平衡是一種動態(tài)平衡
C.利用沉淀反應(yīng)除雜時,可使雜質(zhì)離子完全沉淀
D.pH=5的鹽酸稀釋1000倍后,溶液的pH增到8

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

(15分)工業(yè)上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以進一步制備聯(lián)氨(N2H4)等。
(1)火箭常用N2H4作燃料,N2O4作氧化劑。已知:
N2(g) + 2O2(g)=2NO2(g)                                   △H = +67.7 kJ·mol1
N2H4(g) + O2(g)=N2(g) + 2H2O(g)     △H =-534.0 kJ·mol1
NO2(g)1/2N2O4(g)                                      △H =-26.35 kJ·mol1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:                                  。
(2)聯(lián)氨——空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%~30%的氫氧化鉀溶液。該電池放電時,正極的電極反應(yīng)式為        。
(3)在300℃時,改變起始反應(yīng)物中氫氣的物質(zhì)的量對反應(yīng)N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H<0的影響如圖所示。

①請在圖中畫出400℃時對應(yīng)的圖像。
②在a、b、c三點中,H2 的轉(zhuǎn)化率最高的是           (填字母)。
(4)硝酸工業(yè)生產(chǎn)中的尾氣可用純堿溶液吸收,有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)為:
2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2             NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2
若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下有NO、NO2的混合氣體(不考慮N2O4)恰好與50mL 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液反應(yīng)完全,且生成NaNO2和NaNO3的物質(zhì)的量的比為4:1,則在混合氣體中NO氣體的體積分數(shù)為多少?(請寫出計算過程)

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

低碳經(jīng)濟呼喚新能源和清潔環(huán)保能源。煤化工中常需研究不同溫度下的平衡常數(shù)、投料比及熱值等問題。
已知:CO(g) + H2O(g)H2(g) + CO2(g)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:
溫度/℃
400
500
850
平衡常數(shù)
9.94
9
1
請回答下列問題:
(1)上述正反應(yīng)方向是      反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。
(2)850℃時在體積為10L反應(yīng)器中,通入一定量的CO和H2O(g)發(fā)生上述反應(yīng),CO和H2O(g)濃度變化如下圖,則0~4 min的平均反應(yīng)速率v(CO)=______ mol/(L·min)。
t1℃時物質(zhì)濃度(mol/L)的變化

時 間(min)
CO
H2O
CO2
H2
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
C1
C2
C3
C3
4
C1
C2
C3
C3
5
0.116
0.216
0.084
 
6
0.096
0.266
0.104
 
(3) t1℃(高于850℃)時,在相同容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化如上表。
①表中3 min~4 min之間反應(yīng)處于_____狀態(tài);C1數(shù)值_____0.08 mol/L (填大于、小于或等于)。
②反應(yīng)在4 min~5 min,平衡向逆方向移動,可能的原因是____(單選),表中5 min~6 min之間數(shù)值發(fā)生變化,可能的原因是______(單選)。
A.增加水蒸氣       B.降低溫度    C.使用催化劑      D.增加氫氣濃度
(4)若在500℃時進行,若CO、H2O的起始濃度均為0.020mol/L,在該條件下,CO的最大轉(zhuǎn)化率為:           。
(5)若在850℃進行,設(shè)起始時CO和H2O(g)共為5mol,水蒸氣的體積分數(shù)為X;平衡時CO轉(zhuǎn)化率為Y,試推導(dǎo)Y隨X變化的函數(shù)關(guān)系式為                   。
(6) 工業(yè)上利用N2和H2可以合成NH3,NH3又可以進一步制備聯(lián)氨(N2H4)等。已知:
N2(g) + 2O2(g) =2NO2(g)                   △H =" +67.7" kJ·mol1
N2H4(g) + O2(g) =N2(g) + 2H2O(g)     △H = -534.0 kJ·mol1
NO2(g) 1/2N2O4(g)                   △H = -26.35 kJ·mol1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:
________________________________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源:不詳 題型:填空題

(14分)美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如下圖:

(1)此流程的第II步反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:
溫度/℃
400
500
830
平衡常數(shù)K
10
9
1
從上表可以推斷:此反應(yīng)是       (填“吸”或“放”)熱反應(yīng)。在830℃下,若開始時向恒容密閉容器中充入1mo1CO和2mo1H2O,則達到平衡后CO的轉(zhuǎn)化率為          
(2)在500℃,以下表的物質(zhì)的量(按照CO、H2O、H2、CO2的順序)投入恒容密閉容器中進行上述第II步反應(yīng),達到平衡后下列關(guān)系正確的是
實驗編號
反應(yīng)物投入量
平衡時H2濃度
吸收或放出的熱量
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率
A
1、1、0、0
c1
Q1
α1[來源:]
B
0、0、2、2
c2
Q2
α2
 
C
2、2、0、0
c3
Q3
α3
A.2c1= c2 =c3     B.2Q1=Q2=Q3      C.α12 3        D.α12 ="1"
(3)在一個絕熱等容容器中,不能判斷此流程的第II步反應(yīng)達到平衡的是        。
①體系的壓強不再發(fā)生變化                           ②混合氣體的密度不變
③混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變             ④各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變
⑤體系的溫度不再發(fā)生變化                           ⑥v(CO2)v(H2O)
(4)下圖表示此流程的第II步反應(yīng),在t1時刻達到平衡、在t2時刻因改變某個條件濃度發(fā)生變化的情況:圖中t2時刻發(fā)生改變的條件是                                   
(寫出兩種)。若t4時刻通過改變?nèi)莘e的方法將壓強增大為原先的兩倍,在圖中t4和t5區(qū)間內(nèi)畫出CO、CO2濃度變化曲線,并標(biāo)明物質(zhì)(假設(shè)各物質(zhì)狀態(tài)均保持不變)。

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