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物质的量随时间的变化如图所示。

0～2 min内的平均反应速率v(HI)＝________。该温度下，H₂(g)＋I₂(g)2HI(g)的平衡常数K＝________。

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．平衡常数

b．HI的平衡浓度

c．达到平衡的时间

d．平衡时H₂的体积分数

(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，反应时溶液中水的电离平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；若加入少量下列试剂中的________，产生H₂的速率将增大。

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

(4)以H₂为燃料可制作氢氧燃料电池。

已知2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(l)

ΔH＝－572 kJ·mol^－1

某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时，生成1 mol液态水，该电池的能量转化率为

________。

Answer 1

答案　(1)c　(2)0.1 mol·L^－1·min^－1　64　b　(3)向右　b　(4)80%

解析　本题主要考查了化学反应速率与化学平衡、水的电离平衡和化学计算。

(1)a项错误，反应Ⅲ在常温下向左进行；b项，SO₂的还原性比HI强；c项，根据盖斯定律Ⅰ×2＋Ⅱ×2＋Ⅲ得总反应：2H₂O===2H₂＋O₂，循环过程中消耗了H₂O；d项，根据总反应知产生1 mol O₂的同时产生2 mol H₂。

(2)由题干数据分析该反应：

　　　　H₂　＋　I₂　===　2HI

起始：  0  0  1 mol

转化：  0.1 mol  0.1 mol  0.2 mol

平衡：  0.1 mol  0.1 mol  0.8 mol

0～2 min内平均反应速率v(HI)＝＝0.1 mol·L^－1·min^－1

平衡常数K＝＝64

第三问，若开始加入HI的物质的量是原来的2倍，相当于先将HI加入到2 L的容器(达到的平衡状态与原平衡一致，即HI的浓度、H₂的体积分数与原平衡相同)，再将体积压缩至1 L，因为该反应为等体积反应，加压平衡不移动，所以HI的浓度为原来的2倍，H₂的体积分数不变；温度不变，平衡常数不变；加入HI的物质的量增大，反应物浓度增大，反应速率加快，达到平衡的时间缩短。

(3)Zn与稀H₂SO₄反应，c(H^＋)减小，水的电离平衡向右移动；若向原溶液中加入NaNO₃，Zn与H^＋、NO反应不生成H₂；若加CuSO₄，Zn＋CuSO₄===ZnSO₄＋Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率；若加Na₂SO₄，对反应速率没有影响；若加NaHSO₃，HSO消耗H^＋生成H₂O和SO₂，反应速率减小。

(4)生成1 mol液态水，理论上放热＝286 kJ，则该电池的能量转化率为×100%＝80%。