Question

【题目】碘硫化学循环原理如图1所示．
（1）写出反应③的化学方程式 ， 一定温度下，向2L密闭容器中加入2mol HI（g），测得n （H2）随时间的变化如图2所示，则该温度下该反应的平衡常数K= ．
（2）写出反应①的化学方程式 ， 其中SO2体现的是性．
（3）综合①②③三个反应，可看出该化学循环是为了制备某种能源气体，该气体的化学式是 ．
（4）氧缺位铁酸铜（CuFe2O4﹣δ）是反应②的良好的催化剂．实验室用如下方法制得：Ⅰ．在Fe（NO3）3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量KOH溶液，加热
Ⅱ．调节pH并连续搅拌24小时
Ⅲ．过滤、干燥获得铁酸铜（CuFe2O4）
Ⅳ．在氮气保护下、1223K时煅烧CuFe2O4 ， 得到CuFe2O3.86
①写出制备得到CuFe2O4的化学方程式
②研究发现：

温度	元素存在形式
1200﹣1350K	Fe3+部分转变为Fe2+

计算CuFe2O3.86中Fe3+与Fe2+的质量百分含量之比为 ．
（5）由于该循环中H2SO4与HI发生副反应造成反应器堵塞，因此有科学家用如图3所示原理进行反应．写出阳极的电极反应式 ． 请用文字说明在N极能够获得所需物质的原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2HI H2+I2；
（2）I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；还原
（3）H2
（4）2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；43：7
（5）SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；M极附近产生的H+通过质子交换膜移动到N极附近，与I2失电子后得到的I﹣形成HI溶液
【解析】解：（1）由图可知碘化氢分解生成单质碘和氢气，其反应的方程式为：2HI H2+I2； 2HI H2 +I2
起始的浓度（mol/L）：1 0 0
转化的浓度（mol/L）：0.2 0.1 0.1
平衡的浓度（mol/L）：0.8 0.1 0.1
则K= = = ；
所以答案是：2HI H2+I2； ；（2）反应①为二氧化硫与单质碘反应生成HI和硫酸，其反应的方程式为：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；反应中S元素的化合价升高，则二氧化硫被氧化作还原剂，体现还原性；所以答案是：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；还原；（3）二氧化硫和水、碘单质发生本生反应生成硫酸、氢碘酸，碘化氢分解生成碘和氢气，所以该反应释放的能源气体为氢气；所以答案是：H2；（4）①Fe（NO3）3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量KOH溶液反应生成CuFe2O4和KNO3 ， 其反应的方程式为：2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；所以答案是：2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；②设CuFe2O3.86中Fe3+个数为x，Fe2+的个数为y，
由化合价的代数和为零得：2+3x+2y+（﹣2）×3.86=0，x+y=2，则解得： =43：7，所以CuFe2O3.86中Fe3+与Fe2+的质量百分含量之比为 43：7；所以答案是：43：7；（5）电解时二氧化硫在阳极失电子生成硫酸，其电极方程式为：SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；碘单质在N极得电子生成碘离子，M极附近产生的H+通过质子交换膜移动到N极附近，碘离子与氢离子结合形成HI；所以答案是：SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；M极附近产生的H+通过质子交换膜移动到N极附近，与I2失电子后得到的I﹣形成HI溶液．