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________(填编号)。

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。

①0～2 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＝         。

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．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·min)^－1　64　b　(3)向右　b　(4)80%

(2)依据

　　　　　　　      2HI    H₂ ＋ I₂

始态(mol·L^－1):  1         0     0

终态(mol·L^－1):  0．8      0．1  0．1

反应(mol·L^－1):  0．2      0．1  0．1

v(HI)＝0．1 mol·L^－1·min^－1；

K＝＝1/64，所以H₂＋I₂2HI的平衡常数为64；温度一定时，化学平衡常数不变，由于该反应是气体体积不变的反应，所以增大HI浓度达到新平衡时，HI、H₂、I₂的体积分数均不变，由于浓度增大，引起化学反应速率加快，达到平衡的时间缩短。

(3)硫酸电离出的H^＋抑制水的电离，且硫酸中H^＋浓度越大，对水的电离抑制能力越强，所以随着硫酸溶液中H^＋浓度的降低，水的电离能力增强；CuSO₄加入后能与锌单质发生氧化还原反应生成铜单质，附着在锌表面构成原电池，加快反应速率。

(4)生成1 mol液态水时放出的热量为572 kJ÷2＝286 kJ，该电池的能量转化率为228．8 kJ÷286 kJ＝0．8

【解析】