Question

硫铁矿（FeS₂）燃烧产生的SO₂通过下列碘循环工艺过程既能制H₂SO₄，又能制H₂．

（1）已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为

 

，
该循环工艺过程的总反应方程式为

 

．
（2）电解尿素[CO（NH₂）₂]的碱性溶液制氢的装置示意图见如图
（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）．电解时，阳极的电极反应式为

 

．
（3）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池．电池充放电时的总反应为：NiO（OH）+MH

放电

充电

Ni（OH）₂+M①电池放电时，正极的电极反应式为

 

，②充电完成时，Ni（OH）₂全部转化为NiO（OH）．若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,工业制取硫酸

专题：

分析：（1）根据题目所给物质的量的多少结合热化学方程式的书写方法来回答；根据该循环的工艺流程是用硫铁矿（FeS₂）燃烧产生的SO₂来制硫酸进行分析；
（2）由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成；
（3）①NiO（OH）+MH

放电

充电

Ni（OH）₂+M，放电为原电池，正极发生还原反应，依据电池反应书写电极反应；
②根据氧气进入另一个电极后所引发的反应来回答．

解答： 解：（1）反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，标出各物质的聚集状态；在反应中4 mol FeS₂的质量为m（FeS₂）=4 mol×120 g?mol^-1=480 g，放热Q=480 g×7.1 kJ/g=3408 kJ，对应的热化学方程式为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ?mol^-1，在反应器中发生反应：SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，在膜反应器中的反应为：2HI?I₂+H₂，将两个方程式相加得：SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂，
故答案为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ?mol^-1；SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂；
（2）由图可知，CO（NH₂）₂在阳极放电生成N₂，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成，电极反应式为CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案为：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=N₂↑+CO₃^2-+6H₂O；
（3）①放电过程是原电池反应，正极发生还原反应，电极反应为：NiO（OH）+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-；
故答案为：NiO（OH）+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-；
②阴极上是氧气发生的电子的过程，电极反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

点评：本题主要考查了热化学方程式的书写以及盖斯定律的运用，原电池和电解池原理，题目综合性强，考点为高考热门考点，难度中等．