Question

氫能被視為未來的理想清潔能源，科學家預(yù)測“氫能”將是21世紀最理想的新能源。目前分解水制氫氣的工業(yè)制法之一是“硫—碘循環(huán)”，主要涉及下列反應(yīng)：

Ⅰ SO2+2H2O+I2 ＝ H2SO4+2HI 　　　　�、�   2HIH2+I2

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易在常溫下進行b．反應(yīng)I中SO2還原性比HI強

c．循環(huán)過程中需補充H2Od．循環(huán)過程中產(chǎn)生1molO2的同時產(chǎn)生1molH2

（2）一定溫度下，向2L密閉容器中加入1mol HI(g)，發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H2物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。0—2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(HI)= 　 。該溫度下，反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K= 。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．平衡常數(shù) b．HI的平衡濃度 

c．達到平衡的時間 d．平衡時H2的體積分數(shù)

（3）SO2在一定條件下可被氧化生成SO3，其反應(yīng)為：2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) △H<0。某科研單位利用原電池原理，用SO2和O2來制備硫酸，裝置如圖，電極為多孔的材料，能吸附氣體，同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。

①a電極的電極反應(yīng)式為 ；

②若得到的硫酸濃度仍為49%，則理論上參加反應(yīng)的SO2與加入的H2O的質(zhì)量比為 。

（4）實際生產(chǎn)還可以用氨水吸收SO2生成亞硫酸的銨鹽�，F(xiàn)取a克該銨鹽，若將其中的SO2全部反應(yīng)出來，應(yīng)加入10 mol/L的硫酸溶液的體積范圍為 。

 

Answer 1

（1）bc(2分)

（2）0.05mol·L－1·min－1(2分)；1.56×10-2或1/64(2分)；b (2分)

（3）①SO2 +2H2O-2e-=SO42-+ 4H+(2分) ②8∶15(2分)

（4） (a/1160)L～(a/1980)L (3分)

【解析】

試題分析：（1）反應(yīng)Ⅲ，2H2SO4＝=2SO2↑+O2↑+2H2O，硫酸是高沸點，在常溫下不易分解，a不正確；反應(yīng)I，SO2+2H2O+I2 ＝ H2SO4+2HI中，反應(yīng)物SO2還原性比產(chǎn)物HI強，b正確；循環(huán)過程中H2O被分解為H2和O2，故需補充H2O不正確；由H2O被分解可知產(chǎn)生1molO2的同時產(chǎn)生2molH2，D不正確。

（2）v(HI)= =0.05mol·L－1·min－1。該溫度下，反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I2(g)到達平衡時，c(H2)=c(I2)= 0.1mol·L－1，c(HI)= 0.8mol·L－1的平衡常數(shù)K==1.56×10-2。相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，溫度不變平衡常數(shù)不變；加壓平衡不移動，故HI的平衡濃度是原來的2倍；濃度最大，速率加快，達到平衡的時間少于原來的2倍；平衡時H2的體積分數(shù)不變。

（3）①a電極得到電子，物質(zhì)被氧化，故是SO2通入的電極，反應(yīng)式為SO2 +2H2O-2e-=SO42-+ 4H+；

②理論上2SO2+2H2O+O2==2H2SO4，硫酸濃度仍為49%假設(shè)49g即0.5mol H2SO4，需要SO2是0.5mol、H2O是0.5mol，硫酸溶液中還有水51g，理論上參加反應(yīng)的SO2與加入的H2O的質(zhì)量比為0.5mol×32g·mol-1：(0.5mol×18g·mol-1+51g)=8:15。

（4）實際生產(chǎn)還可以用氨水吸收SO2生成亞硫酸的銨鹽。即(NH4)2SO3或NH4HSO3現(xiàn)取a克該銨鹽，讓它們分別于硫酸溶液反應(yīng)，可計算出體積范圍為(a/1160)L～(a/1980)L。

考點：化學與STS問題。