题目内容

【题目】近年来,研究人员提出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 kJ·mol-1

反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ·mol-1

反应Ⅱ的热化学方程式:________________________________。

(2)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下。将ii补充完整。

i.SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O

ii.I2+2H2O+_________=_________+_______+2 I-_____________

(3)探究i、ii反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入到2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI溶液中)

序号

A

B

C

D

试剂组成

0.4 mol·L-1 KI

a mol·L-1 KI

0.2 mol·L-1 H2SO4

0.2 mol·L-1 H2SO4

0.2 mol·L-1 KI

0.0002 mol I2

实验现象

溶液变黄,一段时间后出现浑浊

溶液变黄,出现浑浊较A快

无明显现象

溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快

①B是A的对比实验,则a=__________。

②比较A、B、C,可得出的结论是______________________。

③实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合i、ii反应速率解释原因:________________。

【答案】3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=254kJ·mol1 SO2、SO42、4H+ 0.4 I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率 反应ii比i快,D中由反应ii产生的H+使反应i加快

【解析】

(1)根据盖斯定律:反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ:ΔH=-551kJ·mol-1+297kJ·mol-1=-254 kJ·mol-1,因此,反应Ⅱ的热化学方程式为:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) ΔH2=254kJ·mol1;综上所述,本题答案是:3SO2(g)+2H2O (g)=2H2SO4(l)+S(s)ΔH2=254kJ·mol1 。

(2)SO2的水溶液发生歧化反应为:3SO2+2H2O=4H++2SO42-+ S↓,所以反应ii=(总反应-反应i)×1/2:I2+2H2O+ SO2= SO42+4H++2 I-;综上所述,本题答案是:SO2、SO42、4H+。

(3)①B是A的对比实验,采用控制变量法,B比A多加了0.2 mol·L-1H2SO4,B与A中 KI浓度应相等,则a=0.4,综上所述,本题答案是:0.4。

②对比A与B,加入H+可以加快SO2歧化反应的速率;对比B与C,单独H+不能催化SO2的歧化反应;比较A、B、C,可得出的结论是: I是SO2歧化反应的催化剂, H+单独存在时不具有催化作用,但 H+可以加快歧化反应速率;综上所述,本题答案是:I是SO2歧化反应的催化剂,H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率。

③对比D和A,D中加入碘化钾的浓度小于A,D中多加了碘单质,反应ⅰ消耗H+和I,反应ⅱ中消耗I2,D中“溶液由棕褐色很快褪色,变成黄色,出现浑浊较A快”,反应速率D>A,由此可见,反应ⅱ比反应ⅰ速率快,反应ⅱ产生H+使c(H+)增大,从而反应ⅰ加快;综上所述,本题答案是:反应ii比i快,D中由反应ii产生的H+使反应i加快。

练习册系列答案
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【题目】印刷铜制电路板的腐蚀液选取和回收再利用一直是研究的热点。

(1)FeCl3溶液一直作为传统的腐蚀液。

① 腐蚀过程中的离子方程式为______。

② 腐蚀结束后,通过以下两步可分离出铜,并实现FeCl3溶液再生。

i. 步骤I所加试剂和操作分别为______。

ii. 可实现步骤II转化的物质或方法是______(填一种即可)。

(2)研究发现,CuCl2溶液添加盐酸或氨水配制成酸性腐蚀液或碱性腐蚀液,其效果优于FeCl3溶液。腐蚀液的主要成分及腐蚀原理如下:

腐蚀液类型

主要成分

腐蚀原理

酸性腐蚀液

Cu2+、H+、Cl-

Cu+ Cu2++2Cl-2CuCl,

CuCl+2Cl-CuCl32-

碱性腐蚀液

Cu(NH3)42+、NH4+、NH3、Cl-

Cu(NH3)42++ Cu === 2Cu(NH3)2+

①酸性腐蚀液中铜离子含量对腐蚀速率的影响如右图所示,为保持较快和较平稳的腐蚀速率,腐蚀液中铜离子含量应选择______ g/100mL的使用范围。

②酸性腐蚀废液经过处理后,倒入一定量的水中,可得CuCl沉淀,过滤、洗涤、干燥后即得产品CuCl。倒入一定量的水中,可得CuCl沉淀的原因是_______。

③ 通入适量的氧气可使碱性腐蚀液再生。将该过程的离子方程式补充完整:______________

(3)H2O2也常用来腐蚀金属铜,使用时加入盐酸或氨水将其配制成酸性或碱性腐蚀液。回收其废液的工艺如下:

① 酸性条件下H2O2腐蚀金属铜的离子方程式为______。

② 右图是研究碱性腐蚀液的温度对铜腐蚀量的实验结果,升高温度,腐蚀量变化的原因______。

③ 碱转时的反应为:Cu2(OH)3Cl+NaOH =CuO+Cu(OH)2+NaCl+H2O。检验转化完全的方法是:取少量洗涤后的碱转固体,_______。

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