Question

硫-碘循環分解水制氫主要涉及下列反應：

Ⅰ.SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI

Ⅱ.2HIH2↑+I2

Ⅲ.2H2SO4=2SO2+O2↑+2H2O

(1)分析上述反應，下列判斷正確的是 。

a.反應Ⅲ易在常溫下進行

b.反應Ⅰ中SO2氧化性比HI強

c.循環過程中需補充H2O

d.循環過程中產生1 mol O2的同時產生1 mol H2

(2)一定溫度下，向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g)，發生反應Ⅱ，H2的物質的量隨時間的變化如圖所示。

①0～2 min內的平均反應速率v(HI)= 。

②相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質的量是原來的2倍，則 是原來的2倍。

a.HI的平衡濃度

b.達到平衡的時間

c.平衡時H2的體積分數

(3)實驗室用Zn和稀硫酸制取H2，若加入少量下列固體試劑中的 ，產生H2的速率將增大。

a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3

 

Answer 1

(1)c (2)①0.1 mol·L－1·min－1 ②a (3)b

【解析】(1)根據題意可知，因為是分解水制取H2的反應，所以應不斷補充水，產生2 mol H2時，生成1 mol O2，c對、d錯；硫酸常溫不分解，a錯；反應Ⅰ中SO2為還原劑，HI為還原產物，還原性SO2>HI，b錯。

(2)①2 min時H2的平衡濃度為0.1 mol·L－1，H2的平均反應速率為

0.1 mol·L－1/2 min=0.05 mol·L－1·min－1，v(HI)=2v(H2)=0.05 mol·L-1·min-1×2=0.1 mol·L-1·min-1。

②2HIH2＋I2為反應前后氣體體積不變的反應，在恒容容器中發生反應，HI的物質的量增加為原來的2倍，平衡不移動，但是反應速率加快，反應時間縮短，達到平衡時各組分濃度為原來的2倍，而體積分數不變。

(3)根據反應Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑可知，增大反應速率，只要增大H＋濃度即可，NaHSO3與H＋反應，H＋濃度減小，反應速率減��；Na2SO4對反應速率沒影響；NaNO3與H＋結合會生成HNO3，反應不產生H2；只有CuSO4合適，Zn＋Cu2＋=Cu＋Zn2+，Zn與生成的Cu形成原電池，反應速率加快。