题目内容

【题目】热化学碘硫循环可用于大规模制氢气,SO2水溶液还原I2HI分解均是其中的主要反应。回答下列问题:

1)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。

反应II包含两步反应:

H2SO4l=SO3g+H2Og H1=+177kJ/mol

2SO3g=2SO2g+O2g H2=+196kJ/mol

①写出反应①自发进行的条件是:________

②写出反应Ⅱ的热化学方程式:________

2)起始时 HI的物质的量为1mo1,总压强为0.1MPa下,发生反应HIgH2g+I2g 平衡时各物质的物质的量随温度变化如图所示:

①该反应的H ________ 0

600℃时,平衡分压pI2= ___MPa,反应的平衡常数Kp=______ Kp为以分压表示的平衡常数)。

3)反应 H2g)+I2g 2HIg)的反应机理如下:

第一步:I22I(快速平衡)

第二步:IH2H2I(快速平衡)

第三步:H2II 2HI (慢反应)

①第一步反应_____ (填放出吸收)能量。

②只需一步完成的反应称为基元反应,基元反应如aAdD = gGhH 的速率方程,v= kcaAcdD),k为常数;非基元反应由多个基元反应组成,非基元反应的速率方程可由反应机理推定。H2g)与I2g)反应生成 HIg)的速率方程为v= ____(用含k1k1k2的代数式表示)。

【答案】高温 2H2SO4(1)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)H=+550kJ/mol 0.0125 (或0.167) 吸收 c(H2)·c(I2)

【解析】

(1)由反应式①+②可得热化学方程式;

(2)①随着温度的不断升高,HI的物质的量不断减小,H2的物质的量不断增大,则平衡正向移动,所以正反应为吸热反应;

②从图中采集数据,600℃时,n(HI)=0.75moln(H2)=0.125mol,反应前后气体分子数不变,从而得出平衡分压,计算出各组分气体的分压,从而求得平衡常数;

(3)①第一步反应断裂共价键,吸收能量;

②反应速率由慢反应决定,即v=k3c(H2I)c(I),用第一步反应k1c(I2)=k-1c2(I),求出c(I)的表达式,用第二步的反应k2c(I)c(H2)=k-2c(H2I),求出c(H2I)的表达式,代入即可求得v

(1)①反应①是气体物质的量增大的吸热反应,由,能自发进行的条件是高温,故答案为:高温;

②由反应式①+②可得出反应Ⅱ的热化学方程式:2H2SO4(1)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)H=+550kJ/mol;故答案为:2H2SO4(1)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)H=+550kJ/mol

(2)①随着温度的不断升高,HI的物质的量不断减小,H2的物质的量不断增大,则平衡正向移动,所以正反应为吸热反应,该反应的△H0,故答案为:>;

②从图中采集数据,600℃时,n(HI)=0.75moln(H2)=0.125mol,反应前后气体分子数不变,从而得出平衡分压p,各气体的平衡分压:,反应HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数,故答案为:0.0125(0.167)

(3)①第一步反应断裂共价键,吸收能量,故答案为:吸收;

②反应速率由慢反应决定,即v=k3c(H2I)c(I)

第一步是快速平衡,k1c(I2)=k-1c2(I),可得,第二步也是快速平衡,k2c(I)c(H2)=k-2c(H2I),可得,则速率方程为:,故答案为:img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2020/07/22/00/8fe3223f/SYS202007220000202798657132_DA/SYS202007220000202798657132_DA.002.png" width="49" height="45" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />c(H2)·c(I2)

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网