Question

19．硫-碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
ⅠSO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI
Ⅱ2HI?H₂+I₂（g）
Ⅲ2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O
（1）分析上述反应，下列判断正确的是C．
A．反应Ⅲ易在常温下进行
B．反应Ⅰ中SO₂氧化性比HI强
C．循环过程需补充H₂O
D．循环过程产生1molO₂的同时产生1molH₂
（2）在一定条件下，体积不变的密闭容器中，能说明反应Ⅱ达到化学平衡状态的是A．
A．混合气体的颜色不再变化
B．混合气体的密度不再改变
C．反应混合物中各组分物质的浓度相等
D．H₂、HI、I₂三种物质的反应速率之比为1：2：1
E．容器中气体压强不变
（3）一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI（g），发生反应Ⅱ，H₂物质的量随时间的变化如图所示．
①0～2min内的平均反应速率v（HI）=0.1mol/（L．min）．
②下列关于化学反应速率的说法正确的是C．
A．对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
B．化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量的减小或生成物物质的量的增加来表示
C．在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率不再改变
D．增大反应物的浓度、降低反应的温度都能增大反应速率
③A点的逆反应速率v_逆（H₂）小于B点的正反应速率v_正（H₂）（填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）A．硫酸常温下，不易分解；
B．反应中二氧化硫表现还原性，氧化性比HI强；
C．1molSO₂消耗2molH₂O生成1molH₂SO₄，1molH₂SO₄分解生成1molSO₂与1molH₂O；
D．由Ⅲ可知产生lmolO₂的同时产生2molSO₂，由I可知2molSO₂生成4molHI，由Ⅱ可知4molHI分解生成2mol H₂；
（2）可逆反应达到平衡状态，一定满足正逆反应速率相等，各组分的浓度不再变化；该反应的特点为：一是可逆反应；二是反应前后气体体积不相等；根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断，该反应在整个反应过程中总压强是不变化的；
（3）①由图可知，2min内H₂物质的量的变化量，然后计算化学反应速率，再利用化学反应速率之比等于化学计量数之比来解答；
②A、反应速率与反应现象没有直接关系；
B、化学反应速率是用单位时间内浓度的变化量来表示的；
C、在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率相等；
D、增大浓度能使反应速率加快，降低反应的温度则减小反应速率；
③B点反应向正反应方向移动，所以正反应速率v_正（H₂）在减小，又A点为平衡点，逆反应速率v_逆（H₂）=v_正（H₂），据此分析．

解答 解：（1）A．硫酸常温下温度，不易分解，故A错误；
B．反应中二氧化硫表现还原性，还原性比HI强，碘单质氧化性大于二氧化硫，故B错误；
C．1molSO₂消耗2molH₂O生成1molH₂SO₄，1molH₂SO₄分解生成1molSO₂与1molH₂O，循环中水的量减少，故应补充水，故C正确；
D．由Ⅲ可知产生lmolO₂的同时产生2molSO₂，由I可知2molSO₂生成4molHI，由Ⅱ可知4molHI分解生成2mol H₂，即循环过程中产生l mol O₂的同时产生2mol H₂，故D错误；
故答案为：C；
（2）反应Ⅱ为2HI?H₂+I₂
A．混合气体的颜色不再变化，说明物质浓度不变，反应达到平衡状态，故A正确；
B．反应前后气体质量和体积不变，混合气体的密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．物质浓度和起始量、变化量有关，反应混合物中各组分物质的浓度相等不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．H₂、HI、I₂三种物质的反应速率之比为1：2：1，只能说明该反应的正反应速率之比，但不能说明正逆反应速率相同，故D错误；
E．反应前后气体体积不变，压强始终不变，容器中气体压强不变不能说明反应达到平衡状态，故E错误．
故答案为：A；
（3）①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$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，用氢气表示的化学反应速率为$\frac{0.1mol/L}{2min}$=0.05mol/（L．min），
由反应中的化学计量数可知v（HI）=0.05mol/（L．min）×2=0.1mol/（L．min），
故答案为：0.1mol/（L．min）；
②A、反应速率快的现象不一定明显，如NaOH与HCl的反应，反应速率慢的现象可能明显，如铁生锈，故A错误；
B、化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量浓度的减小或生成物物质的量浓度的增加来表示，故B错误；
C、在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率相等，所以不再改变，故C正确；
D、增大浓度使活化分子数目增多则能使反应速率加快，降低温度使活化分子百分数减小，则能使反应速率减慢，故D错误；
故答案为：C；
③B点反应向正反应方向移动，所以正反应速率v_正（H₂）在减小，所以A点的正反应速率v_正（H₂）小于B点的正反应速率v_正（H₂），又A点为平衡点，逆反应速率v_逆（H₂）=v_正（H₂），即A点的逆反应速率v_逆（H₂）小于B点的正反应速率v_正（H₂），故答案为：小于．

点评 本题主要考查了反应方程式的分析及计算，反应平衡图象，化学平衡标志、化学平衡和反应速率影响因素的分析应用，难度中等．对于图象，要看清图象的含义、拐点、平衡点，结合平衡移动规律进行判断．