Question

氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，硫碘循环制氢主要的热化学方程式为：

Ⅰ.SO₂(g)+2H₂O(l)+I₂(g)＝H₂SO₄ (l)+2HI(g)   △H＝35.9 kJ/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）反应2H₂(g)+ O₂(g)＝2H₂O(l)的△H＝       mol·L^－1。

（2）反应Ⅰ在液相中发生称为bensun反应，向水中加入1mol SO₂和3mol I₂，在不同温度下恰好完全反应生成的n(SO₄^2－)和n(I_x^－)的变化见图甲。

①I_x^－中x＝    。②温度达到120℃时，该反应不发生的原因是          。

（3）反应Ⅲ是在图乙中进行，其中的高分子膜只允许产物通过，高分子膜能使反应程度 ___              (填“增大”、“减小”或“不变”)，在该装置中为了进一步增大达平衡时HI的分解率；不考虑温度的影响，还可以采取的措施为          。

（4）图丙是一种制备H₂的方法，装置中的MEA为允许质子通过的电解质膜。

①写出阳极电极的反应式：       。 

②电解产生的氢气可以用镁铝合金(Mg₁₇Al₁₂)来储存，合金吸氢后得到仅含一种金属的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)和一种金属单质，该反应的化学方程式为         。

Answer

（1）-571.6

（2）①3 ②此温度下碘单质、水、二氧化硫均为气态，气相中不发生反应

（3）增大 向装置中通入氮气(或其它“惰性”气体)吹出产物

（4）①CH3OH + H2O－6e－＝CO2↑+6H+。② Mg17Al12+17H2＝17MgH2+12Al

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，-(Ⅲ+Ⅱ+I)×2可得到反应2H2(g)+ O2(g)＝2H2O(l)，则△H＝-(14.9+470+35.9)×2mol·L－1= -571.6mol·L－1；

（2）①向水中加入1mol SO2和3mol I2，产物由图甲可知n(SO42－)：n(Ix－)=1：2，结合原子守恒可得x=3； ②温度达到120℃时，该反应不发生的原因是在此温度下，碘单质、水、二氧化硫均为气态，气相中不发生反应；

（3）反应Ⅲ是在图乙中进行，其中的高分子膜只允许产物通过，结合平衡移动原理，减小生成物可促进平衡正向移动，故此高分子膜能使反应程度增大，在该装置中为了进一步增大达平衡时HI的分解率；除升高温度外，还可以采取的措施为向装置中通入氮气(或其它“惰性”气体)吹出产物；

（4） ①电解时阳极发生氧化反应，产物为CO2，电极的反应式为CH3OH + H2O－6e－＝CO2↑+6H+；

②Mg和Al形成的氢化物可能分别为MgH2、AlH3，其中MgH2中氢元素的质量分数为0.077，AlH3中氢元素的质量分数为0.1，故产物为MgH2，该反应的化学方程式为Mg17Al12+17H2＝17MgH2+12Al。

考点：考查盖斯定律的应用、化学平衡理论及电解原理与计算。