Question

6．氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗�以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法．其反應過程如圖1所示：

（1）寫出反應I、II的化學方程式（不必寫反應條件）：
I、SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI；II2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O；III、2HI?H₂+I₂
（2）整個過程中起到了催化作用的物質(zhì)是SO₂、I₂（寫化學式）．
（3）一定溫度下，向2L密閉容器中加入1molHI（g），發(fā)生反應III，生成的I₂為氣體，H₂物質(zhì)的量隨時間的變化如圖2所示．則0-2min內(nèi)的平均反應速率v（HI）=0.05mol/（L•min），、
能作為該反應達到平衡狀態(tài)判斷依據(jù)的是④⑤
①n（H₂）=n（I₂）
②壓強不再變化
③氣體密度不再變化
④2個H-I斷裂的同時，有1個H-H斷裂
⑤各組分濃度保持不變
⑥c（HI）：c（H₂）：c（I₂）=2：1：1
（4）已知有關鍵能數(shù)據(jù)：I₂-151kJ/mol、H₂-436kJ/mol、HI-298kJ/mol，則當有0.2molHI分解時的能量變化是吸收（填“吸收”或“放出”）0.9kJ的熱量．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，反應I為二氧化硫與碘發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和HI；反應II為硫酸分解生成二氧化硫、氧氣、水，據(jù)此書寫方程式；
（2）催化劑的特點是在化學反應前后質(zhì)量不變，根據(jù)SO₂、I₂在反應前后的質(zhì)量分析；
（3）由圖可知，2min內(nèi)H₂物質(zhì)的量的變化量，然后計算化學反應速率，再利用化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比來解答，根據(jù)化學平衡狀態(tài)分析；
（4）根據(jù)反應熱計算，該反應正反應為吸熱反應，化學鍵斷裂時需吸收的能量-化學鍵生成時需放出的能量=反應吸收的熱量．

解答 解：（1）由圖可知，反應I為二氧化硫與碘發(fā)生氧化還原反應生成硫酸和HI，該反應為SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI，反應II為硫酸分解，該反應為2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O，
故答案為：SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI；2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O；
（2）Ⅰ．SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HIⅡ.2H₂SO₄═2SO₂+O₂+2H₂OⅢ.2HI?H₂+I₂
SO₂、I₂在反應前后質(zhì)量和性質(zhì)不變，起到了催化作用，
故答案為：SO₂、I₂；
（3）由圖可知2min內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量增加了0.1mol，則氫氣的濃度為0.05mol/L，用氫氣表示的化學反應速率為$\frac{0.05mol/L}{2min}$=0.025mol/（L．min），由反應中的化學計量數(shù)可知v（HI）為0.025mol/（L．min）×2=0.05mol/（L．min）；
①n（H₂）=n（I₂），沒有明確反應方向，不變判斷反應是否平衡；
②壓強自始至終不再變化，不能判斷平衡；
③氣體自始至終密度不再變化，不能判斷平衡；
④2個H-I斷裂的同時，有1個H-H斷裂，正逆反應速率相等，能判斷反應是否平衡；
⑤各組分濃度保持不變是判斷平衡的標志；
⑥c（HI）：c（H₂）：c（I₂）=2：1：1，沒有明確反應方向，不變判斷反應是否平衡；
故答案為：0.05mol/L．min；④⑤；
（4）根據(jù)題目中的數(shù)據(jù)，可知HI分解的反應熱：△H=+298kJ/mol×2-151kJ/mol-436kJ/mol=+9kJ/mol；則分解0.2molHI需要吸收：0.1×9kJ/mol=0.9kJ，
故答案為：吸收；0.9．

點評 本題考查較為綜合，側重考查化學反應速率及平衡狀態(tài)的特點、反應熱的計算，注意催化劑的特征、化學平衡狀態(tài)的判斷方法，題目難度中等．