Question

硫一碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)：
Ⅰ．SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI    
Ⅱ．2HI═H₂+I₂
Ⅲ．2H₂SO₄═2SO₂+O₂+2H₂O
（1）分析上述反應(yīng)，下列判斷不正確的是

 

（填編號(hào)）．
a．反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行；   b．反應(yīng)I中SO₂的還原性比HI強(qiáng)
c．循環(huán)過程中需補(bǔ)充H₂O；    d．循環(huán)過程產(chǎn)生1mol O₂的同時(shí)產(chǎn)生2mol H₂
（2）下列可以證明2HI═H₂+I₂（g）已達(dá)平衡狀態(tài)的是

 

（填編號(hào)）．
a．一個(gè)H-H 鍵斷裂的同時(shí)有2個(gè)H-I鍵斷裂
b．HI的體積分?jǐn)?shù)與I₂ 的體積分?jǐn)?shù)相等
c．溫度和體積一定時(shí)，某一生成物的濃度不再變化
d．溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化
（3）某溫度下，向2L的密閉容器中，加入1mol HI（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H₂物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示．0～2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（I₂）=

 

．該溫度下，H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）的平衡常數(shù)K=

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸制取H₂，為了減緩反應(yīng)的速率，向稀硫酸中加入了少量CH₃COONa固體，反應(yīng)時(shí)溶液中水的電離平衡

 

移動(dòng)（填“向右”、“向左”或“不”），加入了CH₃COONa囤體對(duì)制取H₂的量

 

影響（填“有”或“無”）．
（5）以H₂為燃料可制作氫氧燃料電池．已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572KJ?mol^-1 若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為

 

，正極反應(yīng)式為

 

，若該燃料電池釋放214.5kJ電能時(shí)，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)電源新型電池,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）a．硫酸常溫下，不易分解．
b．反應(yīng)中二氧化硫表現(xiàn)還原性，氧化性比HI強(qiáng)．
c．1molSO₂消耗2molH₂O生成1molH₂SO₄，1molH₂SO₄分解生成1molSO₂與1molH₂O．
d．由Ⅲ可知產(chǎn)生lmolO₂的同時(shí)產(chǎn)生2molSO₂，由I可知2molSO₂生成4molHI，由Ⅱ可知4molHI分解生成2mol H₂；
（2）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，注意該反應(yīng)中反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和與生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等的特征；
（3）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算，V=

△c

△t

計(jì)算得到碘單質(zhì)反應(yīng)速率，結(jié)合平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；
（4）酸對(duì)水的電離起到抑制作用分析，強(qiáng)酸變化為弱酸，反應(yīng)速率減小，氫離子物質(zhì)的量不變；
（5）根據(jù)題給總反應(yīng)式可知，H₂在反應(yīng)中被氧化，應(yīng)從負(fù)極通入，又因?yàn)槭荎OH溶液，不可能生成H⁺，負(fù)極反應(yīng)為2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，正極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；依據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計(jì)算，實(shí)際放熱除以理論放熱；

解答： 解：（1）a．硫酸常溫下溫度，不易分解，故a錯(cuò)誤；
b．反應(yīng)中二氧化硫表現(xiàn)還原性，還原性比HI強(qiáng)，故b正確；
c．1molSO₂消耗2molH₂O生成1molH₂SO₄，1molH₂SO₄分解生成1molSO₂與1molH₂O，循環(huán)中水的量減少，故應(yīng)補(bǔ)充水，故c正確；
d．由Ⅲ可知產(chǎn)生lmolO₂的同時(shí)產(chǎn)生2molSO₂，由I可知2molSO₂生成4molHI，由Ⅱ可知4molHI分解生成2mol H₂，即循環(huán)過程中產(chǎn)生l mol O₂的同時(shí)產(chǎn)生2mol H₂，故d正確；
故選：a；
（2）2HI═H₂+I₂（g）反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)
a．一個(gè)H-H 鍵斷裂的同時(shí)有2個(gè)I-H鍵斷裂，說明正逆反應(yīng)速率相同，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．HI的體積分?jǐn)?shù)與I₂ 的體積分?jǐn)?shù)相等，起始量，變化量有關(guān)，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；
c．溫度和體積一定時(shí)，某一生成物的濃度不再變化是破壞標(biāo)志，故c正確；
d．反應(yīng)前后氣體體積不變，溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：ac；
（3）某溫度下，向2L的密閉容器中，加入1mol HI（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H₂物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示，計(jì)算去表示的反應(yīng)速率V（H₂）=

0.2mol 2L

2min

=0.05mol/L?min，依據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，0～2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（I₂）=V（H₂）=0.05mol/L?min，
                 2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
起始量（mol/L）   0.5       0      0
變化量（mol/L）  0.2       0.1    0.1
平衡量（mol/L）  0.3       0.1    0.1
K=

0.1×0.1

0．32

；
該溫度下，H₂（g）+I₂（g）?2HI（g）的平衡常數(shù)K是上述反應(yīng)平衡常數(shù)的倒數(shù)=

0．32

0.1×0.1

=9，
故答案為：0.05mol/L?min，9；
（4）實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸制取H₂，為了減緩反應(yīng)的速率，向稀硫酸中加入了少量CH₃COONa固體，生成醋酸，氫離子濃度減小，反應(yīng)時(shí)溶液中水的電離平衡向右移動(dòng)，加入醋酸鈉，硫酸反應(yīng)生成醋酸弱電解質(zhì)，減慢反應(yīng)速率，氫離子物質(zhì)的量不變，生成氫氣量不變；
故答案為：向右，無；
（5）根據(jù)反應(yīng)式可知H₂在反應(yīng)中被氧化，O₂被還原，H₂應(yīng)在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，O₂在正極反應(yīng)，燃料與氧氣燃燒的總化學(xué)方程式為2H₂+O₂=2H₂O，電解質(zhì)溶液呈堿性，則正極：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；負(fù)極的電極方程式為2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572KJ?mol^-1，若該燃料電池釋放214.5kJ電能時(shí)，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率=

214.5KJ

572 2 KJ

×100%=75%
故答案為：2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；75%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡、反應(yīng)速率影響因素分析，平衡常數(shù)、反應(yīng)速率計(jì)算應(yīng)用，原電池原理和電極反應(yīng)書寫，注意平衡狀態(tài)的判斷方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．