Question

硫－碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：

Ⅰ．SO₂＋2H₂O＋I₂＝H₂SO₄＋2HI     Ⅱ. 2HIH₂＋I₂(g) 

Ⅲ. 2H₂SO₄＝2SO₂＋O₂＋2H₂O

（1）分析上述反应，下列判断正确的是       。

a．反应Ⅲ易在常温下进行          

b．反应Ⅰ中SO₂氧化性比HI强

c．循环过程中需补充H₂O      

d．循环过程中产生1 mol O₂的同时产生1 mol H₂

（2）一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H₂物质的量随时间的变化如右图所示。那么，0～2 min内的平均反应速率：υ(HI)=                    。

相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则    是原来的2倍。

a．压强                b．HI的平衡浓度   

c．达到平衡的时间      d．平衡时H₂的体积分数

（3）用足量Zn和一定量的硫酸制取H₂，反应时溶液中水的电离

（H₂OH^＋＋OH^－）平衡      移动（填“向左”“向右”或者“不”）；若要减小产生H₂的速率而又不影响产生H₂的总量，应向硫酸中加入下列试剂中的       。

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

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

当电池释放228.8 kJ电能时，生成1 mol液态水，该电池的能量转化率为     。

Answer

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

【解析】

试题分析：（1）H2SO4在常温下，很稳定不易分解，所以a不正确；反应Ⅰ中SO2是还原剂，HI是还原产物，故还原性SO2＞HI，则b不正确；将Ⅰ和Ⅱ分别乘以2和Ⅲ相加得：2H2O＝2H2+O2，因此c正确，d不正确，大小c。

(2) υ (H2)＝0. 1mol/1L/2min＝0.05 mol•L-1•min-1，则υ (HI)＝2 υ (H2)＝0.1 mol•L-1•min-1；若开始时加入HI的量是原来的2倍，则建立的平衡状态和原平衡是等比平衡，即HI、H2、I2 的物质的量、平衡浓度都是原来的两倍；各组分的百分含量、体积分数相等，平衡常数相等（因为温度不变）；因开始时的浓度增大了，反应速率加快，达平衡时间不可能是原来的两倍，所以答案选ab。

（3）水的电离平衡为H2OH＋＋OH－，硫酸电离出的氢离子对水的电离起抑制作用，当锌消耗了氢离子后，氢离子浓度减小，水的电离平衡向右移动；若加入硝酸钠，溶液相当于是硝酸的溶液，不再生成H2；加入的Na2CO3溶液会和氢离子反应，降低氢离子浓度，反应速率减慢；硫酸钾溶液和水都是相当于是稀释，氢离子浓度较低，反应速率较低，但氢气总量不变；加入CuSO4后，锌与置换出的Cu构成原电池，加快了反应速率，所以答案选bd。

（4）根据热化学反应方程式可知，生成1mol水时放出热量为572 kJ÷2＝286 kJ，所以该电池的能量转化率为228.8 kJ÷286 kJ×100％＝80％。

考点：考查了化学反应速率和化学平衡的移动、影响水的电离的因素、电化学---氢氧燃料电池的能量利用率、热化学方程式、焓变等。