Question

【题目】利用太阳能热化学硫碘循环分解水制氢反应过程如下图所示：

(1) 反应Ⅱ中涉及的热化学方程式为：

①H2SO4(l)=SO3(g)＋H2O(g) ΔH＝＋177.3 kJ·mol－1

②2SO3(g) = 2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝a kJ·mol－1

③2H2SO4(l)=2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋550.2 kJ·mol－1则 a＝ ；

(2)反应Ⅰ得到的产物可用I2进行分离。该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层 ：含低浓度I2的H2SO4溶液层和高浓度的I2的HI溶液层。

①区分两层溶液可加入的试剂为 (填化学式)。

②下列说法正确的是 (填序号)。

A. SO2在反应Ⅰ中作氧化剂

B. 加过量I2前，H2SO4溶液和HI不互溶

C. 两层溶液的密度存在差异

D. I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶

(3)用氧缺位铁酸铜(CuFe2O4－x)作催化剂，利用太阳能热化学循环分解H2O也可制H2，其物质转化如右图所示。

①氧缺位铁酸铜(CuFe2O4－x)与水反应的化学方程式为 。

②若x＝0.15，则1 mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为 L。

③CuFe2O4可用电化学方法得到，其原理如图所示，则阳极的电极反应式为 。

Answer 1

【答案】(1)195.6(2)①BaCl2②CD

(3)①CuFe2O4－x＋xH2O＝CuFe2O4＋xH2②3.36

③Cu＋2Fe＋4O2－－8e－＝CuFe2O4

【解析】

试题分析：(1) 已知：①H2SO4(l)=SO3(g)＋H2O(g) ΔH＝＋177.3 kJ·mol－1

②2SO3(g)＝2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝a kJ·mol－1

③2H2SO4(l)=2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋550.2 kJ·mol－1

则根据盖斯定律可知③－①×2即得到反应②，所以a＝550.2－177.3×2＝195.6；

（1）①由于含有硫酸，因此区分两层溶液可加入的试剂为BaCl2；②A.S元素化合价升高，SO2在反应Ⅰ中作还原剂，A错误；B.加I2前，H2SO4溶液和HI溶液互溶，与分层无关，B错误；C.两层溶液的密度存在差，才出现上下层，C正确；D. ．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶，则碘在不同溶剂中溶解性不同，类似萃取，与分层有关，D正确，答案选CD。

（3）①根据转化关系图可知氧缺位铁酸铜(CuFe2O4－x)与水反应生成氢气和CuFe2O4，所以反应的化学方程式为CuFe2O4－x＋xH2O＝CuFe2O4＋xH2；

②根据①中反应的方程式可知若x＝0.15，则1 mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为0.15mol×22.4L/mol＝3.36L。

③电解池中阴离子向阳极移动，即O2－向阳极移动，阳极是金属失去电子，结合O2－生成CuFe2O4，因此阳极的电极反应式为Cu＋2Fe＋4O2－－8e－＝CuFe2O4；