Question

分解水制氢气的工业制法之一是硫．碘循环，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S0₂还原性比HI强

c．循环过程中需补充H₂0

d．循环过程中产生lmol0₂的同时产生lmolH₂

（2）一定温度下，向2L密闭容器中加入1molHI(g)，发生反应II，H₂物质的量随时间的变化如图所示。 0～2min 内的平均反应速率v(HI)=          。该温度下，反应2HI(g)H₂(g)+I₂(g) 的平衡常数表达式为K=           。相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则            是原来的2倍。

a．平衡常数  b．HI的平衡浓度  c．达到平衡的时间  d．平衡时H₂的体积分数

（3）S0₂在一定条件下可氧化生成SO₃，其主反应为：2SO₂ (g)+O₂(g)2SO₃(g) △H<0，若此反应起始的物质的量相同，则下列关系图正确的是            。

实际工业生产使用的条件是：常压、五氧化二钒、500℃，选择该温度条件的原因是             。

（4）实际生产用氨水吸收S0₂生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐，若将其中的SO2全部反应出来，应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为                 。

Answer

（1）bc（2分）（2）0.05mol·L－1·min－1；；b (各1分)

（3）bd；加快反应速度。（共4分）（4）≥V≥2分）

【解析】

试题分析：（1）a．反应2H2SO4＝2SO2+O2+2H2O是分解反应，要在高温下进行，a错误；b．根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性，故反应I中SO2还原性比HI强，b正确；c．水在循环过程中始终消耗，故需补充H2O，c正确；d．根据电子守恒，循环过程中产生1molO2转移4mol电子，同时产生2molH2，d错误，答案选bc。

（2）根据平均反应速率v(HI)=2v(H2)=2×0.1/(2×2 )= 0.05mol·L－1·min－。该温度下，反应2HI（g）H2（g）+I2（g）的平衡常数表达式为。相同温度下，若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍，根据反应前后体积不变这个特点可知与原平衡是等效平衡，则HI的平衡浓度是原来的2倍，而平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数也不变，平衡时H2的体积分数相同。

（3）根据反应2SO2 (g) + O2(g)2SO3(g) △H<0的特点，正反应体积减小，放热反应，故关系图正确的是bd。实际工业生产还要根据设备的成本，反应速率及催化剂的适宜温度综合考虑故使用的条件是：常压、五氧化二钒、500℃；选择该条件的原因是加快反应速度。

（4）亚硫酸的铵盐有正盐和酸式盐两种情况。若ag分别是两种铵盐时，应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积设为v，则

(NH4)2SO3 H2SO4 2NH4HSO3 H2SO4

a/116 a/116 a/99 a/198

V=a/116×18.4

V=a/198×18.4

应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为≥V≥。

考点：考查化学平衡状态，化学平衡常数，反应速率计算，用极值法解决化学计算