Question

【題目】碘硫化學(xué)循環(huán)原理如圖1所示．
（1）寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式 ， 一定溫度下，向2L密閉容器中加入2mol HI（g），測得n （H2）隨時(shí)間的變化如圖2所示，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= ．
（2）寫出反應(yīng)①的化學(xué)方程式 ， 其中SO2體現(xiàn)的是性．
（3）綜合①②③三個(gè)反應(yīng)，可看出該化學(xué)循環(huán)是為了制備某種能源氣體，該氣體的化學(xué)式是 ．
（4）氧缺位鐵酸銅（CuFe2O4﹣δ）是反應(yīng)②的良好的催化劑．實(shí)驗(yàn)室用如下方法制得：Ⅰ．在Fe（NO3）3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量KOH溶液，加熱
Ⅱ．調(diào)節(jié)pH并連續(xù)攪拌24小時(shí)
Ⅲ．過濾、干燥獲得鐵酸銅（CuFe2O4）
Ⅳ．在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、1223K時(shí)煅燒CuFe2O4 ， 得到CuFe2O3.86
①寫出制備得到CuFe2O4的化學(xué)方程式
②研究發(fā)現(xiàn)：

溫度	元素存在形式
1200﹣1350K	Fe3+部分轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+

計(jì)算CuFe2O3.86中Fe3+與Fe2+的質(zhì)量百分含量之比為 ．
（5）由于該循環(huán)中H2SO4與HI發(fā)生副反應(yīng)造成反應(yīng)器堵塞，因此有科學(xué)家用如圖3所示原理進(jìn)行反應(yīng)．寫出陽極的電極反應(yīng)式 ． 請用文字說明在N極能夠獲得所需物質(zhì)的原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2HI H2+I2；
（2）I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；還原
（3）H2
（4）2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；43：7
（5）SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；M極附近產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移動(dòng)到N極附近，與I2失電子后得到的I﹣形成HI溶液
【解析】解：（1）由圖可知碘化氫分解生成單質(zhì)碘和氫氣，其反應(yīng)的方程式為：2HI H2+I2； 2HI H2 +I2
起始的濃度（mol/L）：1 0 0
轉(zhuǎn)化的濃度（mol/L）：0.2 0.1 0.1
平衡的濃度（mol/L）：0.8 0.1 0.1
則K= = = ；
所以答案是：2HI H2+I2； ；（2）反應(yīng)①為二氧化硫與單質(zhì)碘反應(yīng)生成HI和硫酸，其反應(yīng)的方程式為：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；反應(yīng)中S元素的化合價(jià)升高，則二氧化硫被氧化作還原劑，體現(xiàn)還原性；所以答案是：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；還原；（3）二氧化硫和水、碘單質(zhì)發(fā)生本生反應(yīng)生成硫酸、氫碘酸，碘化氫分解生成碘和氫氣，所以該反應(yīng)釋放的能源氣體為氫氣；所以答案是：H2；（4）①Fe（NO3）3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量KOH溶液反應(yīng)生成CuFe2O4和KNO3 ， 其反應(yīng)的方程式為：2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；所以答案是：2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；②設(shè)CuFe2O3.86中Fe3+個(gè)數(shù)為x，F(xiàn)e2+的個(gè)數(shù)為y，
由化合價(jià)的代數(shù)和為零得：2+3x+2y+（﹣2）×3.86=0，x+y=2，則解得： =43：7，所以CuFe2O3.86中Fe3+與Fe2+的質(zhì)量百分含量之比為 43：7；所以答案是：43：7；（5）電解時(shí)二氧化硫在陽極失電子生成硫酸，其電極方程式為：SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；碘單質(zhì)在N極得電子生成碘離子，M極附近產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移動(dòng)到N極附近，碘離子與氫離子結(jié)合形成HI；所以答案是：SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；M極附近產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移動(dòng)到N極附近，與I2失電子后得到的I﹣形成HI溶液．