Question

【题目】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如图所示：

（1）写出反应I、II的化学方程式（不必写反应条件）：

I、 ；II ；III、2HIH2＋I2

（2）整个过程中起到了催化作用的物质是 （写化学式）。

（3）一定温度下，向2L密闭容器中加入1molHI（g），发生反应III，生成的I2为气体，H2物质的量随时间的变化如图所示。则0-2min内的平均反应速率v（HI）= ，能作为该反应达到平衡状态判断依据的是 。

①n（H2）=n（I2） ②压强不再变化 ③气体密度不再变化

④2个H-I断裂的同时，有1个H-H断裂 ⑤各组分浓度保持不变

⑥c（HI）：c（H2）：c（I2）=2：1：1

（4）已知有关键能数据：I2-151kJ/mol、H2-436kJ/mol、HI-298kJ/mol，则当有0.2molHI分解时的能量变化是 （填“吸收”或“放出”） kJ的热量。

Answer 1

【答案】（1）SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI；II、2H2SO4＝2SO2+O2+2H2O；

（2）SO2、I2（3）0.05mol/（L·min），④⑤（4）吸收，0.9

【解析】

试题分析：（1）根据示意图可判断反应I是碘氧化二氧化硫，方程式为SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI；反应II是硫酸分解，方程式为2H2SO4＝2SO2+O2+2H2O；

（2）根据以上3个方程式可知反应的实质是水分解产生氢气和氧气，碘、二氧化硫虽然参与反应，但最终又产生，即二者在反应前后质量和性质不变，因此整个过程中起到了催化作用的物质是SO2、I2。

（3）由图可知2min内氢气的物质的量增加了0.1mol，则氢气的浓度为0.1mol÷2L＝0.05mol/L，用氢气表示的化学反应速率为0.05mol/L÷2min＝0.025mol/（L·min），反应速率之比是相应的化学计量数之比，则用HI表示的反应速率是0.025mol/（L·min）×2＝0.05mol/（L·min）；①n（H2）=n（I2），没有明确反应方向，不变判断反应是否平衡；②压强自始至终不再变化，不能判断平衡；③密度是气体的质量和容器容积的比值，气体自始至终密度不再变化，不能判断平衡；④2个H-I断裂的同时，有1个H-H断裂，正逆反应速率相等，能判断反应是否平衡；⑤各组分浓度保持不变是判断平衡的标志；⑥（HI）：c（H2）：c（I2）＝2：1：1，没有明确反应方向，不变判断反应是否平衡，答案选④⑤；

（4）焓变等于反应物总键能和生成物总键能之差，则碘化氢分解的焓变＝2×298kJ/mol —151kJ/mol—436kJ/mol＝＋9kJ/mol，则当有0.2molHI分解时的能量变化是吸收0.9kJ的热量。