【题目】研究含硫物质的循环,是能源开发和利用的重要途径之一。
(1)研究人员利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:
①反应Ⅰ:2H2SO4(l)=2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJmol -1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g) = SO2(g) ΔH3=-297 kJmol -1
反应Ⅱ的热化学方程式为________。
②对于反应Ⅱ,将投料比(n(SO2):n(H2O))为 3:2 的混合气体充入恒容的密闭容器中, 在不同压强下,H2SO4 在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是___
A.p2>p1,反应Ⅱ的ΔS < 0
B.使用合适催化剂可以提高 H2SO4 在平衡体系中物质的量分数
C.其他条件相同时,投料比(n(SO2):n(H2O))改变为 2:1,可提高 SO2 的平衡转化率
D.当容器内气体的密度不变时,可判断反应达到平衡状态
E.温度升高,有利于反应速率加快,SO2 的平衡转化率提高,K 值变小
(2)“硫碘循环”法是分解水制氢气的研究热点,涉及下列三个反应:
反应A:SO2(g) + I2(aq) + 2H2O(l) = 2HI(aq) + H2SO4(aq)
反应B:2HI(g) H2(g) + I2(g)
反应C:2H2SO4(g) 2H2O(g) + 2SO2(g) + O2(g)
①某温度下将 1mol HI 充入密闭容器中发生反应B,达到第 1 次平衡后,用选择性膜完全分离出 H2,达到第 2 次平衡后再次分离H2,重复多次,平衡时 n(HI)如下表:
达到平衡的次数 | 第 1 次 | 第 2 次 | 第 3 次 | 第 4 次 | 第 5 次 | …… |
n(HI)/mol | 0.78 | 0.67 | 0.60 | 0.55 | 0.51 | …… |
归纳出分离 H2 的次数对 HI 转化率的影响________。第 2 次平衡时 I2 的物质的量为 n(I2)=_____mol;
②反应 A 发生时,溶液中同时存在以下化学平衡: I2(aq) + I(aq) (aq),其反应速率极快且平衡常数很大。现将 1mol SO2 缓缓通入含 1 mol I2 的水溶液中恰好完全反应。请在下图中画出溶液中的物质的量 n( I3- )随反应时间 t 变化的曲线图____。