Question

分解水制氫氣的工業(yè)制法之一是硫——碘循環(huán)，主要涉及下列反應(yīng)：
I   SO₂+2H₂O+I₂→H₂SO₄+2HI         
II   2HIH₂+I₂
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易在常溫下進行        b．反應(yīng)I中SO₂還原性比HI強
c．循環(huán)過程中需補充H₂O        d．循環(huán)過程中產(chǎn)生1molO₂的同時產(chǎn)生1molH₂
（2）一定溫度下，向2L密閉容器中加入1molHI（g），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)= _________ 。該溫度下，反應(yīng)2HI（g）H₂（g）+I₂（g）的平衡常數(shù)表達式為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．達到平衡的時間             d．平衡時H₂的體積分數(shù)
（3）SO₂在一定條件下可氧化生成SO₃，其主反應(yīng)為：2SO₂ (g) + O₂(g) 2SO₃(g) + Q，若此反應(yīng)起始的物質(zhì)的量相同，則下列關(guān)系圖正確的是_________ (填序號)
 
實際工業(yè)生產(chǎn)使用的條件是：常壓、____________________________________選擇該條件的原因是__________________。
（4）實際生產(chǎn)用氨水吸收SO₂生成亞硫酸的銨鹽�，F(xiàn)取a克該銨鹽，若將其中的SO₂全部反應(yīng)出來，應(yīng)加入18.4 mol/L的硫酸溶液的體積范圍為______________。

Answer 1

（1）bc（2分）
（2）0.05mol·L^－1·min^－1；；b (各1分)
（3）bd；五氧化二釩、500℃；加快反應(yīng)速度。（共5分） 
（4）a/116×18.4～a/198×18.4 （2分）

解析試題分析：（1）a．反應(yīng)III2H₂SO₄ → 2SO₂+O₂+2H₂O是分解反應(yīng)，要在高溫下進行。b．根據(jù)還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性，故反應(yīng)I中SO₂還原性比HI強，正確。c．水在循環(huán)過程中始終消耗，故需補充H₂O，正確。d．根據(jù)電子守恒，循環(huán)過程中產(chǎn)生1molO₂轉(zhuǎn)移4mol電子，同時產(chǎn)生2molH₂，錯誤。故選bc。
（2）根據(jù)平均反應(yīng)速率v(HI)="2v(H2)=2*0.1/(2*2" )= 0.05mol·L^－1·min^－。該溫度下，反應(yīng)2HI（g）H₂（g）+I₂（g）的平衡常數(shù)表達式為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，根據(jù)反應(yīng)前后體積不變這個特點可知與原平衡是等效平衡，則HI的平衡濃度是原來的2倍，而平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)也不變，平衡時H₂的體積分數(shù)相同。
（3）根據(jù)反應(yīng)2SO₂ (g) + O₂(g) 2SO₃(g) + Q的特點，正反應(yīng)體積減小，放熱反應(yīng)，故關(guān)系圖正確的是bd。實際工業(yè)生產(chǎn)還要根據(jù)設(shè)備的成本，反應(yīng)速率及催化劑的適宜溫度綜合考慮故使用的條件是：常壓、五氧化二釩、500℃；選擇該條件的原因是加快反應(yīng)速度。
（4）亞硫酸的銨鹽正鹽和酸式鹽兩種情況。若a克分別是兩種銨鹽時，應(yīng)加入18.4 mol/L的硫酸溶液的體積設(shè)為v，則
(NH₄)₂SO₃  -----H₂SO₄   2NH₄HSO₃----H₂SO₄
a/116         a/116     a/99        a/198
v=a/116×18.4                 v=a/198×18.4，應(yīng)加入18.4 mol/L的硫酸溶液的體積范圍為a/198×18.4----a/116×18.4。
考點：本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)，化學(xué)平衡常數(shù)，反應(yīng)速率計算，用極值法解決化學(xué)計算。