Question

（2010?山東）硫一碘循環(huán)分解水制氫主要涉及下列反應(yīng)：
ⅠSO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI
Ⅱ2HIH₂+I₂
Ⅲ2H₂SO₄═2SO₂+O₂+2H₂O
（1）分析上述反應(yīng)，下列判斷正確的是

c

．
a．反應(yīng)Ⅲ易在常溫下進(jìn)行b．反應(yīng)Ⅰ中SO₂氧化性比HI強(qiáng)
c．循環(huán)過程中需補充H₂Od．循環(huán)過程中產(chǎn)生1mol O₂的同時產(chǎn)生1mol H₂
（2）一定溫度下，向1L密閉容器中加入1mol HI（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，H₂物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示．
0～2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（HI）=

0.1mol/（L．min）

．該溫度下，H₂（g）+I₂（g）2HI（g）的平衡常數(shù)K=

64

．
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

b

是原來的2倍．
a．平衡常數(shù)    b．HI的平衡濃度    c．達(dá)到平衡的時間    d．平衡時H₂的體積分?jǐn)?shù)
（3）實驗室用Zn和稀硫酸制取H₂，反應(yīng)時溶液中水的電離平衡

向右

移動（填“向左”“向右”或者“不”）；若加入少量下列試劑中的

b

，產(chǎn)生H₂的速率將增大．
a．NaNO₃ b．CuSO₄      c．Na₂SO₄         d．NaHSO₃
（4）以H₂為燃料可制成氫氧燃料電池．
已知  2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（I）△H=-572KJ．mol^-1某氫氧燃料電池釋放228.8KJ電能時，生成1mol液態(tài)水，該電池的能量轉(zhuǎn)化率為

80%

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)已知的反應(yīng)來分析物質(zhì)的性質(zhì)，并利用氧化還原反應(yīng)來分析氧化性的強(qiáng)弱，利用三個已知反應(yīng)可得到分解水制氫氣的反應(yīng)來解答；
（2）由圖可知，2min內(nèi)H₂物質(zhì)的量的變化量，然后計算化學(xué)反應(yīng)速率，再利用化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比來解答；利用三段法計算平衡時各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式來計算即可；利用濃度對化學(xué)平衡的影響來分析HI的平衡濃度、達(dá)到平衡的時間、平衡時H₂的體積分?jǐn)?shù)，但溫度不變，平衡常數(shù)不變；
（3）根據(jù)氫離子濃度的變化來分析水的電離平衡移動，并利用原電池原理來分析反應(yīng)速率加快的原因；
（4）根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式計算生成1mol水放出的能量，再利用燃料電池釋放228.8KJ電能來計算電池的能量轉(zhuǎn)化率．

解答：解：（1）因硫酸在常溫下穩(wěn)定，則反應(yīng)Ⅲ常溫下不發(fā)生，故a錯；由反應(yīng)Ⅰ可知，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，則還原性SO₂＞HI，即SO₂的氧化性比HI的弱，故b錯；
由反應(yīng)Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ可得到2H₂O═2H₂+O₂，則該循環(huán)中消耗水，需要及時補充水，故c正確；循環(huán)過程中產(chǎn)生1molO₂的同時產(chǎn)生2molH₂，故d錯；故答案為：c；
（2）由圖可知2min內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量增加了0.1mol，則氫氣的濃度為

0.1mol

1L

=0.1mol/L，用氫氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率為

0.1mol/L

2mim

=0.05mol/（L．min），
由反應(yīng)中的化學(xué)計量數(shù)可知v（HI）為0.05mol/（L．min）×2=0.1mol/（L．min）；
          2HI（g）H₂（g）+I₂（g）
開始濃度  1molL            0      0
轉(zhuǎn)化濃度  0.2mol/L         0.1mol/L   0.1mol/L
平衡濃度  0.8mol/L          0.1mol/L   0.1mol/L
則該溫度下K₁=

0.1mol/L×0.1mol/L

(0.8mol/L)2

=

1

64

，
又 2HI（g）H₂（g）+I₂（g）與H₂（g）+I₂（g）2HI（g）互為逆反應(yīng)，則它們的化學(xué)平衡常數(shù)的乘積等于1，
即H₂（g）+I₂（g）2HI（g）的化學(xué)平衡常數(shù)K=

1

K1

=64，
對該反應(yīng)，當(dāng)溫度不變開始加入HI（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，則溫度不變，K不變，故a錯；物質(zhì)的量為原來的2倍，該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積相等的反應(yīng)，
則反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度都是原來的2倍，故b正確；物質(zhì)的量增大，則化學(xué)反應(yīng)速率先增大的快，后隨濃度的減小，速率增大的程度變小，故c錯；
由反應(yīng)方程式及原來的量與后來的量成正比，則這兩種情況下建立的平衡為等效平衡，即平衡時H₂的體積分?jǐn)?shù)相同，故d錯；
故答案為：0.1mol/L．min；64；b；
（3）由水的電離平衡為H₂O?H⁺+OH^-，則硫酸電離出的c（H⁺）對水的電離起抑制作用，當(dāng)Zn消耗了H⁺，c（H⁺）減小，水的電離平衡向右移動；若加入NaNO₃，溶液
具有硝酸的強(qiáng)氧化性，則不會生成氫氣；加入NaHSO₃會和H⁺反應(yīng)，降低c（H⁺），則反應(yīng)速率減慢；Na₂SO₄ 的加入，離子不參與反應(yīng)，則對化學(xué)反應(yīng)速率無影響；
加入CuSO₄ 后，Zn與硫酸銅溶液反應(yīng)置換出Cu，則構(gòu)成原電池加快了化學(xué)反應(yīng)速率，故答案為：向右；b；
（4）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（I）△H=-572KJ．mol^-1可知，生成1mol水時放出的熱量為572KJ×

1

2

=286KJ，
則電池的能量轉(zhuǎn)化率為為

228.8KJ

286KJ

×100%=80%，故答案為：80%．

點評：本題較復(fù)雜，考查的知識點多，注重了基礎(chǔ)知識和基本技能的訓(xùn)練，同時體現(xiàn)新課程改革的指導(dǎo)思想，明確氧化還原反應(yīng)、平衡移動、電化學(xué)的知識點是解答本題的關(guān)鍵．