Question

15．氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�，硫碘循環(huán)制氫主要的熱化學(xué)方程式為：
Ⅰ．SO₂（g）+2H₂O（l）+I₂（g）=H₂SO₄ （l）+2HI（g）△H=35.9kJ/mol
Ⅱ.2H₂SO₄（l）=2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）△H=470kJ/mol
Ⅲ.2HI（g）=H₂（g）+I₂（g）△H=14.9kJ/mol
（1）反應(yīng)2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）的△H=-571.6mol•L^-1．
（2）反應(yīng)Ⅰ在液相中發(fā)生稱為bensun反應(yīng)，向水中加入1mol SO₂和3mol I₂，在不同溫度下恰好完全反應(yīng)生成的n（SO₄^2-）和n（I_x^-）的變化見圖甲．
①I_x^-中x=3．②溫度達到120℃時，該反應(yīng)不發(fā)生的原因是此溫度下碘單質(zhì)、水、二氧化硫均為氣態(tài)，氣相中不發(fā)生反應(yīng)．
（3）反應(yīng)Ⅲ是在圖乙中進行，其中的高分子膜只允許產(chǎn)物通過，高分子膜能使反應(yīng)程度增大（填“增大”、“減小”或“不變”），在該裝置中為了進一步增大達平衡時HI的分解率；不考慮溫度的影響，還可以采取的措施為向裝置中通入氮氣（或其它“惰性”氣體）吹出產(chǎn)物．
（4）圖丙是一種制備H₂的方法，裝置中的MEA為允許質(zhì)子通過的電解質(zhì)膜．
①寫出陽極電極的反應(yīng)式：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

②電解產(chǎn)生的氫氣可以用鎂鋁合金（Mg₁₇Al₁₂）來儲存，合金吸氫后得到僅含一種金屬的氫化物（其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077）和一種金屬單質(zhì)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg₁₇Al₁₂+17H₂=17MgH₂+12Al．

Answer 1

分析 （1）根根據(jù)蓋斯定律計算氫氣與氧氣反應(yīng)生成液態(tài)水的反應(yīng)熱，并書熱化學(xué)寫方程式；
（2）①1mol SO₂和3mol I₂發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成SO₄^2-和I_x^-，依據(jù)反應(yīng)中電子守恒可求出x；
②溫度達到120℃時，碘單質(zhì)、水、二氧化硫均為氣態(tài)；
（3）反應(yīng)Ⅲ是在圖乙中進行，其中的高分子膜只允許產(chǎn)物通過，相當(dāng)于移走產(chǎn)物；根據(jù)平衡移動原理還可采取其它措施；
（4）①根據(jù)圖3可知陽極應(yīng)為甲醇失電子得到CO₂；
②合金吸氫后得到僅含一種金屬的氫化物，其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077和一種金屬單質(zhì)，據(jù)此推出MgH₂和Al，由此寫出反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）已知：Ⅰ．SO₂（g）+2H₂O（l）+I₂（g）=H₂SO₄ （l）+2HI（g）△H=35.9kJ/mol
Ⅱ.2H₂SO₄（l）=2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）△H=470kJ/mol
Ⅲ.2HI（g）=H₂（g）+I₂（g）△H=14.9kJ/mol
則氫氣和氧氣反應(yīng)生成液態(tài)水2H₂（g）+O₂（g）=H₂O（l）的反應(yīng)可以是-I×2-Ⅱ-Ⅲ×2得到，所以此時△H=-（35.9kJ/mol×2+470kJ/mol+14.9kJ/mol×2=-571.6kJ/mol，
故答案為：-571.6；
（2）①向水中加入1mol SO₂和3mol I₂，在不同溫度下恰好完全反應(yīng)生成的n（SO₄^2-）和n（I_x^-），依據(jù)反應(yīng)中硫元素由+4價變?yōu)?6價，則x=3；
故答案為：3；
②溫度達到120℃時，碘單質(zhì)、水、二氧化硫均為氣態(tài)，氣相中SO₂的還原性弱，I₂氧化性也弱，故它們在氣相中不發(fā)生反應(yīng)，
故答案為：此溫度下碘單質(zhì)、水、二氧化硫均為氣態(tài)，氣相中不發(fā)生反應(yīng)；
（3）反應(yīng)Ⅲ是在圖乙中進行，其中的高分子膜只允許產(chǎn)物通過，相當(dāng)于移走產(chǎn)物，因此反應(yīng)程度增大；根據(jù)平衡移動原理還可采取向裝置中通入氮氣（或其它“惰性”氣體）吹出產(chǎn)物；
故答案為：增大； 向裝置中通入氮氣（或其它“惰性”氣體）吹出產(chǎn)物；
（4）①根據(jù)圖3可知陽極應(yīng)為甲醇失電子得到CO₂，則陽極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；
②合金吸氫后得到僅含一種金屬的氫化物，其中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.077和一種金屬單質(zhì)，據(jù)此推出MgH₂和Al，由此寫出反應(yīng)方程式為Mg₁₇Al₁₂+17H₂=17MgH₂+12Al；
故答案為：Mg₁₇Al₁₂+17H₂=17MgH₂+12Al．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計算應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素判斷，電離平衡，屬于拼合型題目，對學(xué)生的心理有較高的要求，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，難度中等．