Question

硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：

Ⅰ、SO₂+2H₂O+I₂===H₂SO₄+2HI；  Ⅱ、2HIH₂+I₂；  Ⅲ、2H₂SO₄===2SO₂↑+O₂↑+2H₂O

（1）分析上述反应，下列判断正确的是                  。

a．反应Ⅲ易在常温下进行

b．反应Ⅰ中SO₂氧化性比HI强

c．循环过程中需补充H₂O

d．循环过程中产生1mol O₂的同时产生1mol H₂

（2）一定温度下，向1L密闭容器中加入1mol HI（g），发生反应Ⅱ，H₂物质的量随时间的变化如图所示。

0～2 min内的平均反应速率v（HI）=               。

（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，加入少量下列试剂中（）产生H₂的速率将增大（填字母）。

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

（4）以H₂为燃料可制成氢氧燃料电池。

已知2H₂（g）+O₂（g）=== 2H₂O(l)    △H=-572KJ·mol^-1

某氢氧燃料电池释放228．8KJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化为            。

（5）利用氢气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g)；ΔH ＝ －90.8 kJ·mol^－1

②2CH₃OH(g) CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝ －23.5 kJ·mol^－1

③CO(g) + H₂O(g) CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝ －41.3 kJ·mol^－1

总反应：3H₂(g) + 3CO(g) CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝_____     _；

（6）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是           （填字母）。

a.v生成（CH₃OH）= v消耗（CO）

b.混合气体的密度不再改变

c.混合气体的平均相对分子质量不再改变

d.CO、H₂、CH₃OH的浓度均不再变化

（7）在某温度下，向一个容积不变的密闭容器中通入2．5mol CO和7．5mol H₂反应生成CH₃OH(g)，达到平衡时CO的转化率为90%，此时容器内的压强为开始时的              倍。

Answer

（1）c （2）0.1 mol·L-1·min-1 （3）b

（4）80% （5） -246.4kJ· mol -1 （6）CD （7）0.55

【解析】

试题分析：：（1）因硫酸在常温下稳定，则反应Ⅲ常温下不发生，故a错；由反应Ⅰ可知，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，则还原性SO2＞HI，即SO2的氧化性比HI的弱，故b错；

由反应Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ可得到2H2O═2H2+O2，则该循环中消耗水，需要及时补充水，故c正确；循环过程中产生1molO2的同时产生2molH2，故d错；故答案为：c；

（2）由图可知2min内氢气的物质的量增加了0.1mol，则氢气的浓度为0.1mol/1L=0.1mol/L，用氢气表示的化学反应速率为0.1/2=0.05mol/（L．min），由反应中的化学计量数可知v（HI）为0.05mol/（L．min）×2=0.1mol/（L．min）；

（3）由水的电离平衡为H2O⇌H++OH-，则硫酸电离出的c（H+）对水的电离起抑制作用，当Zn消耗了H+，c（H+）减小，水的电离平衡向右移动；若加入NaNO3，溶液具有硝酸的强氧化性，则不会生成氢气；加入NaHSO3会和H+反应，降低c（H+），则反应速率减慢；Na2SO4 的加入，离子不参与反应，则对化学反应速率无影响；加入CuSO4 后，Zn与硫酸铜溶液反应置换出Cu，则构成原电池加快了化学反应速率；

（4）由2H2（g）+O2（g）═2H2O（I）△H=-572KJ．mol-1可知，生成1mol水时放出的热量为572KJ×0.5=286KJ，则电池的能量转化率为为228/286 ×100%=80%，故答案为：80%

（5）把①x2+②+③即得相应的热化学方程式，ΔH＝(-90.8x2)-23.5-41.3= -246.4kJ· mol -1；

（6）a.错，应v消耗（CH3OH）= v消耗（CO）或v生成（CH3OH）= v生成（CO）；b.均为气体，自始至终密度不变，故错；c.M=m/n,因质量始终不变，若M不变，总的n则不变，达平衡，正确；d. 浓度均不再变化达平衡。

（7）达到平衡时CO的转化率为90%，CO消耗2.5x90%=2.25mol，消耗H2为2.25x2=4.5mol,生成CH3OH为2.25mol,平衡时的物质的量为(2.5-2.25)+(7.5-4.5)+2.25=5.5mol,起始总的物质的量为7.5+2.5=10mol，达到平衡时时容器内的压强为开始时的5.5/10 =0.55倍。

考点：考查了物质的量或浓度随时间的变化曲线；氧化性、还原性强弱的比较；化学电源新型电池；化学反应速率的概念；化学平衡移动原理的相关知识。