Question

硫-碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：

Ⅰ.SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI

Ⅱ.2HIH2↑+I2

Ⅲ.2H2SO4=2SO2+O2↑+2H2O

(1)分析上述反应，下列判断正确的是 。

a.反应Ⅲ易在常温下进行

b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强

c.循环过程中需补充H2O

d.循环过程中产生1 mol O2的同时产生1 mol H2

(2)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H2的物质的量随时间的变化如图所示。

①0～2 min内的平均反应速率v(HI)= 。

②相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则 是原来的2倍。

a.HI的平衡浓度

b.达到平衡的时间

c.平衡时H2的体积分数

(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2，若加入少量下列固体试剂中的 ，产生H2的速率将增大。

a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3

 

Answer 1

(1)c (2)①0.1 mol·L－1·min－1 ②a (3)b

【解析】(1)根据题意可知，因为是分解水制取H2的反应，所以应不断补充水，产生2 mol H2时，生成1 mol O2，c对、d错；硫酸常温不分解，a错；反应Ⅰ中SO2为还原剂，HI为还原产物，还原性SO2>HI，b错。

(2)①2 min时H2的平衡浓度为0.1 mol·L－1，H2的平均反应速率为

0.1 mol·L－1/2 min=0.05 mol·L－1·min－1，v(HI)=2v(H2)=0.05 mol·L-1·min-1×2=0.1 mol·L-1·min-1。

②2HIH2＋I2为反应前后气体体积不变的反应，在恒容容器中发生反应，HI的物质的量增加为原来的2倍，平衡不移动，但是反应速率加快，反应时间缩短，达到平衡时各组分浓度为原来的2倍，而体积分数不变。

(3)根据反应Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑可知，增大反应速率，只要增大H＋浓度即可，NaHSO3与H＋反应，H＋浓度减小，反应速率减小；Na2SO4对反应速率没影响；NaNO3与H＋结合会生成HNO3，反应不产生H2；只有CuSO4合适，Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2+，Zn与生成的Cu形成原电池，反应速率加快。