Question

【題目】硫酸參與熱化學(xué)循環(huán)可通過(guò)二步循環(huán)或三步循環(huán)制取氫氣，其中三步循環(huán)（碘硫熱化學(xué)循環(huán)）原理如下圖所示：

（1）“步驟Ⅰ.硫酸熱分解”在恒容密閉容器中進(jìn)行，測(cè)得各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如下圖所示。其在650～1200℃間發(fā)生的主要反應(yīng)的方程式為____。

（2）“步驟Ⅱ.硫酸再生”的離子方程式為____（HI是強(qiáng)酸）。

（3）步驟Ⅲ的反應(yīng)為2HI(g) H2(g) + I2(g) 。

①若在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，能說(shuō)明已達(dá)到平衡狀態(tài)的是___（填序號(hào)）。

a．容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化

b．n(HI)∶n(H2)∶n(I2)=2∶1∶1

c．反應(yīng)速率：v(H2)正=v(H2)逆

d．I2(g)濃度不再隨時(shí)間的變化而變化

②已知斷裂（或生成）1mol化學(xué)鍵吸收（或放出）的能量稱為鍵能。相關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	H—I	H—H	I—I
鍵能/kJ·mol－1	298.7	436.0	152.7

則該反應(yīng)的H為____kJ·mol－1。

（4）將“三步循環(huán)”中步驟Ⅱ、Ⅲ用下圖裝置代替即為“二步循環(huán)”。

下列有關(guān)該裝置的相關(guān)說(shuō)法正確的是____（填序號(hào)）。

a．化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>

b．催化劑可加快電極上電子的轉(zhuǎn)移

c．反應(yīng)的總方程式為SO2+2H2O H2+H2SO4

d．每生成1molH2，電路中流過(guò)的電子數(shù)約為6.02×1023

Answer 1

【答案】 2SO32SO2+O2 SO2 + I2 +2H2O 4H++2I－+SO42－（ cd 8.7 bc

【解析】（1）根據(jù)圖中信息可知，物質(zhì)的量減少的為反應(yīng)物，物質(zhì)的量增加的為生成物，故SO3為反應(yīng)物，SO2、O2為生成物，故在650～1200℃間發(fā)生的主要反應(yīng)的方程式為2SO32SO2+O2；（2）“步驟Ⅱ.硫酸再生”是二氧化硫、碘單質(zhì)和水參與反應(yīng)生成硫酸和氫碘酸，反應(yīng)的離子方程式為SO2 + I2 +2H2O 4H++2I－+SO42－；（3）①a．反應(yīng)2HI(g) H2(g) + I2(g) 為氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程氣體的總壓強(qiáng)始終不變，容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化不能作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志，故錯(cuò)誤；b．n(HI)∶n(H2)∶n(I2)=2∶1∶1是特殊情況，與反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài)，故錯(cuò)誤；c．反應(yīng)速率：v(H2)正=v(H2)逆，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故正確；d．I2(g)濃度不再隨時(shí)間的變化而變化，說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，故正確，答案選cd；②根據(jù)反應(yīng)熱和鍵能的關(guān)系可得，H=（+298.7×2-436.0-152.7）kJ·mol－1= +8.7kJ·mol－1；（4）a．該裝置為電解池，是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置，故錯(cuò)誤；b．催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，故催化劑可加快電極上電子的轉(zhuǎn)移，故正確；c．反應(yīng)為將二氧化硫與水轉(zhuǎn)化為硫酸和氫氣，故總方程式為SO2+2H2O H2+H2SO4，故正確；d．根據(jù)反應(yīng)SO2+2H2O H2+H2SO4，每生成1molH2，電路中流過(guò)的電子數(shù)約為2×6.02×1023，故錯(cuò)誤。答案選bc。