Question

硫鐵礦（FeS₂）燃燒產(chǎn)生的SO₂通過下列碘循環(huán)工藝過程既能制H₂SO₄，又能制H₂．

（1）已知1g FeS₂完全燃燒放出7.1kJ熱量，F(xiàn)eS₂燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

 

，
該循環(huán)工藝過程的總反應(yīng)方程式為

 

．
（2）電解尿素[CO（NH₂）₂]的堿性溶液制氫的裝置示意圖見如圖
（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）．電解時，陽極的電極反應(yīng)式為

 

．
（3）用吸收H₂后的稀土儲氫合金作為電池負極材料（用MH表示），NiO（OH）作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池．電池充放電時的總反應(yīng)為：NiO（OH）+MH

放電

充電

Ni（OH）₂+M①電池放電時，正極的電極反應(yīng)式為

 

，②充電完成時，Ni（OH）₂全部轉(zhuǎn)化為NiO（OH）．若繼續(xù)充電將在一個電極產(chǎn)生O2，O2擴散到另一個電極發(fā)生電極反應(yīng)被消耗，從而避免產(chǎn)生的氣體引起電池爆炸，此時，陰極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,工業(yè)制取硫酸

專題：

分析：（1）根據(jù)題目所給物質(zhì)的量的多少結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫方法來回答；根據(jù)該循環(huán)的工藝流程是用硫鐵礦（FeS₂）燃燒產(chǎn)生的SO₂來制硫酸進行分析；
（2）由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態(tài)未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成；
（3）①NiO（OH）+MH

放電

充電

Ni（OH）₂+M，放電為原電池，正極發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)電池反應(yīng)書寫電極反應(yīng)；
②根據(jù)氧氣進入另一個電極后所引發(fā)的反應(yīng)來回答．

解答： 解：（1）反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，標出各物質(zhì)的聚集狀態(tài)；在反應(yīng)中4 mol FeS₂的質(zhì)量為m（FeS₂）=4 mol×120 g?mol^-1=480 g，放熱Q=480 g×7.1 kJ/g=3408 kJ，對應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ?mol^-1，在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)：SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，在膜反應(yīng)器中的反應(yīng)為：2HI?I₂+H₂，將兩個方程式相加得：SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂，
故答案為：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ?mol^-1；SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂；
（2）由圖可知，CO（NH₂）₂在陽極放電生成N₂，C元素價態(tài)未變化，故還有碳酸鉀生成與水生成，電極反應(yīng)式為CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=CO₃^2-+N₂↑+6H₂O，
故答案為：CO（NH₂）₂+8OH^--6e^-=N₂↑+CO₃^2-+6H₂O；
（3）①放電過程是原電池反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：NiO（OH）+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-；
故答案為：NiO（OH）+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-；
②陰極上是氧氣發(fā)生的電子的過程，電極反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點評：本題主要考查了熱化學(xué)方程式的書寫以及蓋斯定律的運用，原電池和電解池原理，題目綜合性強，考點為高考熱門考點，難度中等．