Question

【題目】氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?/span>。以太陽(yáng)能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無(wú)污染的制氫方法。其反應(yīng)過(guò)程如圖所示：

（1）寫(xiě)出反應(yīng)I、II的化學(xué)方程式（不必寫(xiě)反應(yīng)條件）：

I、 ；II ；III、2HIH2＋I(xiàn)2

（2）整個(gè)過(guò)程中起到了催化作用的物質(zhì)是 （寫(xiě)化學(xué)式）。

（3）一定溫度下，向2L密閉容器中加入1molHI（g），發(fā)生反應(yīng)III，生成的I2為氣體，H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。則0-2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（HI）= ，能作為該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)判斷依據(jù)的是 。

①n（H2）=n（I2） ②壓強(qiáng)不再變化 ③氣體密度不再變化

④2個(gè)H-I斷裂的同時(shí)，有1個(gè)H-H斷裂 ⑤各組分濃度保持不變

⑥c（HI）：c（H2）：c（I2）=2：1：1

（4）已知有關(guān)鍵能數(shù)據(jù)：I2-151kJ/mol、H2-436kJ/mol、HI-298kJ/mol，則當(dāng)有0.2molHI分解時(shí)的能量變化是 （填“吸收”或“放出”） kJ的熱量。

Answer 1

【答案】（1）SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI；II、2H2SO4＝2SO2+O2+2H2O；

（2）SO2、I2（3）0.05mol/（L·min），④⑤（4）吸收，0.9

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)示意圖可判斷反應(yīng)I是碘氧化二氧化硫，方程式為SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI；反應(yīng)II是硫酸分解，方程式為2H2SO4＝2SO2+O2+2H2O；

（2）根據(jù)以上3個(gè)方程式可知反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣，碘、二氧化硫雖然參與反應(yīng)，但最終又產(chǎn)生，即二者在反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)不變，因此整個(gè)過(guò)程中起到了催化作用的物質(zhì)是SO2、I2。

（3）由圖可知2min內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量增加了0.1mol，則氫氣的濃度為0.1mol÷2L＝0.05mol/L，用氫氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.05mol/L÷2min＝0.025mol/（L·min），反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則用HI表示的反應(yīng)速率是0.025mol/（L·min）×2＝0.05mol/（L·min）；①n（H2）=n（I2），沒(méi)有明確反應(yīng)方向，不變判斷反應(yīng)是否平衡；②壓強(qiáng)自始至終不再變化，不能判斷平衡；③密度是氣體的質(zhì)量和容器容積的比值，氣體自始至終密度不再變化，不能判斷平衡；④2個(gè)H-I斷裂的同時(shí)，有1個(gè)H-H斷裂，正逆反應(yīng)速率相等，能判斷反應(yīng)是否平衡；⑤各組分濃度保持不變是判斷平衡的標(biāo)志；⑥（HI）：c（H2）：c（I2）＝2：1：1，沒(méi)有明確反應(yīng)方向，不變判斷反應(yīng)是否平衡，答案選④⑤；

（4）焓變等于反應(yīng)物總鍵能和生成物總鍵能之差，則碘化氫分解的焓變＝2×298kJ/mol —151kJ/mol—436kJ/mol＝＋9kJ/mol，則當(dāng)有0.2molHI分解時(shí)的能量變化是吸收0.9kJ的熱量。