Question

开发氢能是实现社会可持续发展的需要。硫铁矿（FeS₂）燃烧产生的SO₂通过下列碘循环工艺过程既能制H₂SO₄，又能制H₂。

请回答下列问题：

（1）已知1 g FeS₂完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为________________________________________________________。

（2）该循环工艺过程的总反应方程式为_____________________________________。

（3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是_______________________________________________________。

（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：

NiO（OH）＋MHNi（OH）₂＋M

①电池放电时，负极的电极反应式为______________________________。

②充电完成时，Ni（OH）₂全部转化为NiO（OH）。若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为____________________________。

Answer

（1）（1）4FeS2（s）＋11O2（g）=2Fe2O3（s）＋8SO2（g）；ΔH＝－3 408 kJ·mol－1

（2）2H2O＋SO2=H2SO4＋H2

【解析】该工艺过程的原理是：①SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI，②2HI=H2↑＋I2。则总反应式为①＋②，即2H2O＋SO2=H2SO4＋H2。（4）①蓄电池放电时是原电池、充电时是电解池。只要记清原电池中“负氧化、正还原”，电解池中“阳氧化、阴还原”的规律，在写电极反应式时先弄清楚是原电池还是电解池，然后将给出的总反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应按需选取即可。②中阴极的电极反应有两个，第一阶级是充电时的反应式，由①中的方法不难确定为M＋H2O＋e－=MH＋OH－，第二阶段为吸收氧气的电解反应式，由题意氧气在阴极被还原，结合该蓄电池中电解质溶液显碱性可知氧气被还原为OH－，所以其电极方程式为：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。

（3）减小H2浓度，使HI分解平衡正向移动，提高HI的分解率

（4）①MH＋OH－－e－=M＋H2O

②2H2O＋O2＋4e－=4OH－