Question

硫－碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)：

Ⅰ．SO₂＋2H₂O＋I(xiàn)₂＝H₂SO₄＋2HI     Ⅱ. 2HIH₂＋I(xiàn)₂(g) 

Ⅲ. 2H₂SO₄＝2SO₂＋O₂＋2H₂O

（1）分析上述反應(yīng)，下列判斷正確的是       。

a．反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行          

b．反應(yīng)Ⅰ中SO₂氧化性比HI強(qiáng)

c．循環(huán)過程中需補(bǔ)充H₂O      

d．循環(huán)過程中產(chǎn)生1 mol O₂的同時產(chǎn)生1 mol H₂

（2）一定溫度下，向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g)，發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H₂物質(zhì)的量隨時間的變化如右圖所示。那么，0～2 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率：υ(HI)=                    。

相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，則    是原來的2倍。

a．壓強(qiáng)                b．HI的平衡濃度   

c．達(dá)到平衡的時間      d．平衡時H₂的體積分?jǐn)?shù)

（3）用足量Zn和一定量的硫酸制取H₂，反應(yīng)時溶液中水的電離

（H₂OH^＋＋OH^－）平衡      移動（填“向左”“向右”或者“不”）；若要減小產(chǎn)生H₂的速率而又不影響產(chǎn)生H₂的總量，應(yīng)向硫酸中加入下列試劑中的       。

a．Na₂CO₃溶液   b．K₂SO₄溶液  c．NaNO₃溶液  d．水   e．CuSO₄溶液

（4）以H₂為燃料制成燃料電池，若：2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l) ΔH＝－572 kJ/mol，

當(dāng)電池釋放228.8 kJ電能時，生成1 mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為     。

 

Answer 1

【答案】

（1）c   （2）0.1 mol/(L·min)         ab  （3）向右   bd   （4）80%

【解析】

試題分析：（1）H₂SO₄在常溫下，很穩(wěn)定不易分解，所以a不正確；反應(yīng)Ⅰ中SO₂是還原劑，HI是還原產(chǎn)物，故還原性SO₂＞HI，則b不正確；將Ⅰ和Ⅱ分別乘以2和Ⅲ相加得：2H₂O＝2H₂+O₂，因此c正確，d不正確，大小c。

(2) υ (H₂)＝0. 1mol/1L/2min＝0.05 mol•L^-1•min^-1，則υ (HI)＝2 υ (H₂)＝0.1 mol•L^-1•min^-1；若開始時加入HI的量是原來的2倍，則建立的平衡狀態(tài)和原平衡是等比平衡，即HI、H₂、I₂ 的物質(zhì)的量、平衡濃度都是原來的兩倍；各組分的百分含量、體積分?jǐn)?shù)相等，平衡常數(shù)相等（因?yàn)闇囟炔蛔儯�；因開始時的濃度增大了，反應(yīng)速率加快，達(dá)平衡時間不可能是原來的兩倍，所以答案選ab。

（3）水的電離平衡為H₂OH^＋＋OH^－，硫酸電離出的氫離子對水的電離起抑制作用，當(dāng)鋅消耗了氫離子后，氫離子濃度減小，水的電離平衡向右移動；若加入硝酸鈉，溶液相當(dāng)于是硝酸的溶液，不再生成H₂；加入的Na₂CO₃溶液會和氫離子反應(yīng)，降低氫離子濃度，反應(yīng)速率減慢；硫酸鉀溶液和水都是相當(dāng)于是稀釋，氫離子濃度較低，反應(yīng)速率較低，但氫氣總量不變；加入CuSO₄后，鋅與置換出的Cu構(gòu)成原電池，加快了反應(yīng)速率，所以答案選bd。

（4）根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知，生成1mol水時放出熱量為572 kJ÷2＝286 kJ，所以該電池的能量轉(zhuǎn)化率為228.8 kJ÷286 kJ×100％＝80％。

考點(diǎn)：考查了化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的移動、影響水的電離的因素、電化學(xué)---氫氧燃料電池的能量利用率、熱化學(xué)方程式、焓變等。

點(diǎn)評：該題是2010年山東理綜試題，在能力方面考查了“能夠?qū)��?shí)際問題分解，通過運(yùn)用相關(guān)知識，采用分析、綜合的方法解決簡單化學(xué)問題的能力”、“能夠?qū)⒎治鼋鉀Q問題的過程和成果用正確的化學(xué)術(shù)語及文字、圖表、模型、圖形等表達(dá)，并作出解釋的能力”，對考生的基礎(chǔ)知識和心理素質(zhì)要求較高。