Question

17．將水分解制得氫氣的一種工業(yè)方法是“硫-碘循環(huán)法”，依次涉及下列三步反應(yīng)：
I．SO₂+2H₂O+I₂→H₂SO₄+2HI    
II．2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
III．2H₂SO₄→2SO₂+O₂+2H₂O
（1）一定溫度下，向5L恒容密閉容器中加入1molHI，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）=0.02moL/（L•min）．相同溫度下，若起始加入的HI改為2mol，反應(yīng)達平衡時H₂的量為0.2mol．
（2）分析上述反應(yīng)，下列判斷錯誤的是b（填寫選項編號，只有一個正確選項）．
a．三步反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)
b．循環(huán)過程中產(chǎn)生1molH₂，同時產(chǎn)生1molO₂
c．在整個分解水的過程中SO₂和I₂相當于催化劑．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，平衡時氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，根據(jù)方程式計算參加反應(yīng)的HI的物質(zhì)的量，可計算v（HI），相同溫度下，若起始加入的HI改為2mol，相當于增大壓強，平衡不移動，反應(yīng)達平衡時H₂的量為原平衡的2倍；
（2）總反應(yīng)為2H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂+O₂，整個分解水的過程中SO₂和I₂相當于催化劑．

解答 解：（1）方程式為2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），平衡時氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，則消耗0.2molHI，0～2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（HI）=$\frac{\frac{0.2mol}{5L}}{2min}$=0.02moL/（L•min），
相同溫度下，若起始加入的HI改為2mol，相當于增大壓強，平衡不移動，反應(yīng)達平衡時H₂的量為原平衡的2倍，應(yīng)為0.2mol，
故答案為：0.02moL/（L•min）；0.2；
（2）a．三步反應(yīng)都涉及到單質(zhì)，存在元素化合價的變化，均為氧化還原反應(yīng)，故a正確；
b．總反應(yīng)為2H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂+O₂，循環(huán)過程中產(chǎn)生1molH₂，同時產(chǎn)生0.5molO₂，故b錯誤；
c．將Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ×$\frac{1}{2}$可得H₂O$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$H₂+$\frac{1}{2}$O₂，在整個分解水的過程中SO₂和I₂相當于催化劑，故c正確．
故答案為：b．

點評 本題綜合考查物質(zhì)的量隨時間的變化曲線，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力，難度中等，是對基礎(chǔ)知識的綜合利用，注意對知識的全面掌握，注意把握反應(yīng)原理的分析．