Question

【題目】氫能是一種極具發展潛力的清潔能源。以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環分解水是一種高效、無污染的制氫方法。其反應過程如圖所示：

（1）寫出反應I、II的化學方程式（不必寫反應條件）：

I、 ；II ；III、2HIH2＋I2

（2）整個過程中起到了催化作用的物質是 （寫化學式）。

（3）一定溫度下，向2L密閉容器中加入1molHI（g），發生反應III，生成的I2為氣體，H2物質的量隨時間的變化如圖所示。則0-2min內的平均反應速率v（HI）= ，能作為該反應達到平衡狀態判斷依據的是 。

①n（H2）=n（I2） ②壓強不再變化 ③氣體密度不再變化

④2個H-I斷裂的同時，有1個H-H斷裂 ⑤各組分濃度保持不變

⑥c（HI）：c（H2）：c（I2）=2：1：1

（4）已知有關鍵能數據：I2-151kJ/mol、H2-436kJ/mol、HI-298kJ/mol，則當有0.2molHI分解時的能量變化是 （填“吸收”或“放出”） kJ的熱量。

Answer 1

【答案】（1）SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI；II、2H2SO4＝2SO2+O2+2H2O；

（2）SO2、I2（3）0.05mol/（L·min），④⑤（4）吸收，0.9

【解析】

試題分析：（1）根據示意圖可判斷反應I是碘氧化二氧化硫，方程式為SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI；反應II是硫酸分解，方程式為2H2SO4＝2SO2+O2+2H2O；

（2）根據以上3個方程式可知反應的實質是水分解產生氫氣和氧氣，碘、二氧化硫雖然參與反應，但最終又產生，即二者在反應前后質量和性質不變，因此整個過程中起到了催化作用的物質是SO2、I2。

（3）由圖可知2min內氫氣的物質的量增加了0.1mol，則氫氣的濃度為0.1mol÷2L＝0.05mol/L，用氫氣表示的化學反應速率為0.05mol/L÷2min＝0.025mol/（L·min），反應速率之比是相應的化學計量數之比，則用HI表示的反應速率是0.025mol/（L·min）×2＝0.05mol/（L·min）；①n（H2）=n（I2），沒有明確反應方向，不變判斷反應是否平衡；②壓強自始至終不再變化，不能判斷平衡；③密度是氣體的質量和容器容積的比值，氣體自始至終密度不再變化，不能判斷平衡；④2個H-I斷裂的同時，有1個H-H斷裂，正逆反應速率相等，能判斷反應是否平衡；⑤各組分濃度保持不變是判斷平衡的標志；⑥（HI）：c（H2）：c（I2）＝2：1：1，沒有明確反應方向，不變判斷反應是否平衡，答案選④⑤；

（4）焓變等于反應物總鍵能和生成物總鍵能之差，則碘化氫分解的焓變＝2×298kJ/mol —151kJ/mol—436kJ/mol＝＋9kJ/mol，則當有0.2molHI分解時的能量變化是吸收0.9kJ的熱量。