Question

【題目】硫—碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)：

Ⅰ.SO2＋2H2O＋I(xiàn)2===H2SO4＋2HI；Ⅱ.2HIH2＋I(xiàn)2 ；Ⅲ.2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O。

(1)分析上述反應(yīng)，下列判斷正確的是________。

a．反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行

b．反應(yīng)Ⅰ中SO2氧化性比HI強(qiáng)

c．循環(huán)過程中需補(bǔ)充H2O

d．循環(huán)過程產(chǎn)生1 mol O2的同時(shí)產(chǎn)生1 mol H2

(2)一定溫度下，向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g)，發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。0～2 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(HI)＝________。該溫度下，H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K＝________。相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質(zhì)的量是原來的2倍，則________是原來的2倍。

a．平衡常數(shù)

b．HI的平衡濃度

c．達(dá)到平衡的時(shí)間

d．平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)

(3)實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸制取H2，反應(yīng)時(shí)溶液中水的電離平衡________移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)；若加入少量下列試劑中的________，產(chǎn)生H2的速率將增大。

a．NaNO3 b．CuSO4

c．Na2SO4 d．NaHSO3

Answer 1

【答案】c0.1 mol·L－1·min－164b向右b

【解析】

(1)反應(yīng)Ⅲ在常溫下向左進(jìn)行，故a項(xiàng)錯(cuò)誤，；SO2的還原性比HI強(qiáng)，故b項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)蓋斯定律Ⅰ×2＋Ⅱ×2＋Ⅲ得總反應(yīng)：2H2O===2H2＋O2，循環(huán)過程中消耗了H2O ，故c項(xiàng)正確；根據(jù)總反應(yīng)知產(chǎn)生1 mol O2的同時(shí)產(chǎn)生2 mol H2，故d項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選C。(2)由題干數(shù)據(jù)分析該反應(yīng)：

0～2 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(HI)＝＝0．1 mol·L－1·min－1，

平衡常數(shù)K＝＝64，若開始加入HI的物質(zhì)的量是原來的2倍，相當(dāng)于先將HI加入到2 L的容器(達(dá)到的平衡狀態(tài)與原平衡一致，即HI的濃度、H2的體積分?jǐn)?shù)與原平衡相同)，再將體積壓縮至1 L，因?yàn)樵摲磻?yīng)為等體積反應(yīng)，加壓平衡不移動(dòng)，所以HI的濃度為原來的2倍，H2的體積分?jǐn)?shù)不變，溫度不變，平衡常數(shù)不變；加入HI的物質(zhì)的量增大，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡的時(shí)間縮短；故答案為：0.1 mol·L－1·min－1、64、b；(3)Zn與稀H2SO4反應(yīng)，c(H＋)減小，水的電離平衡向右移動(dòng)；若向原溶液中加入NaNO3，Zn與H＋、NO反應(yīng)不生成H2；若加CuSO4，Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu，Zn與Cu構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率；若加Na2SO4，對(duì)反應(yīng)速率沒有影響；若加NaHSO3，HSO消耗H＋生成H2O和SO2，反應(yīng)速率減小；故答案為：向右、b。