Question

【題目】氫能是一種極具發展潛力的清潔能源．硫碘循環分解水是最具潛力的制氫方法．其反應原理如下：
Ⅰ．SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HIⅡ．2H2SO4=2SO2+O2+2H2OⅢ．2HI=H2+I2
（1）反應Ⅱ在低溫條件下不能自發進行的原因是 ．
在反應器中加入SO2、I2、H2O的物質的量分別為1mol、9mol、16mol，充分反應靜置后得到混合物分成兩層﹣﹣上層是含低濃度I2的H2SO4層和下層是高濃度的I2的HI層．
①根據上述事實，下列說法正確的是（選填序號）．
a．H2SO4溶液和HI溶液不互溶
b．HI溶液的密度大于H2SO4溶液的密度
c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
②辨別兩層溶液的方法是 ．
③HI層中存在I﹣+I2I3﹣ ， c（H+）c（I﹣）+c（I3﹣）（填大于、小于或等于）
（2）已知：SO3（g）+H2O（g）=H2SO4（l）△H=﹣177kJ/mol
2SO3（g）=2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ/mol
則2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）的△H=kJ/mol
（3）電解乙醇水溶液制備氫氣具有誘人的前景，如圖是電解乙醇水溶液的裝置剖面，MEA為電解質膜允許質子通過．
①通電電解前需要向陰極區通入氬氣，其目的是
②寫出陽極電極反應式 ．

Answer 1

【答案】
（1）△H＞0；c；觀察顏色，顏色深的是HI層，顏色淺的是硫酸層；大于
（2）+550
（3）陰極發生還原反應生成氫氣，應先排出空氣；CH3CH2OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2↑+12H+
【解析】解：（1）反應Ⅱ的△S＞0，如能自發進行，應滿足△H﹣T△S∵0，在低溫條件下不能自發進行，說明△H＞0，所以答案是：△H＞0；①a．硫酸和HI都溶于水，溶液不分層，故a錯誤；b．由題給信息可知溶液的密度與碘的濃度有關，不能確定碘的HI以及硫酸溶液的密度大小，故b錯誤；
c．由題給信息可知碘在HI溶液中濃度較大，故c正確．
所以答案是：c；②由題給信息可知混合物分成兩層﹣﹣上層是含低濃度I2的H2SO4層和下層是高濃度的I2的HI層，可觀察顏色，顏色深的是HI層，顏色淺的是硫酸層，
所以答案是：觀察顏色，顏色深的是HI層，顏色淺的是硫酸層；③溶液中存在電荷守恒c（H+）=c（OH﹣）+c（I﹣）+c（I3﹣），則c（H+） 大于c（I﹣）+c（I3﹣），所以答案是：大于；（2）已知：①SO3（g）+H2O（g）=H2SO4（l）△H=﹣177kJ/mol，②2SO3（g）=2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ/mol，
利用蓋斯定理將②﹣①×2可得2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）的△H=196kJ/mol﹣2×（﹣177kJ/mol）=+550kJ/mol，
所以答案是：+550；（3）①陰極發生還原反應生成氫氣，應先排出空氣，可通入氬氣，所以答案是：趕出裝置中的空氣；
②由圖示可知乙醇被氧化生成二氧化碳，電極方程式為 CH3CH2OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2↑+12H+ ， 所以答案是：CH3CH2OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2↑+12H+ ．
【考點精析】通過靈活運用反應熱和焓變，掌握在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱即可以解答此題．