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(g) 
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物質的量隨時間的變化如右圖所示。那么，0～2 min內的平均反應速率：υ(HI)=                   。

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．壓強               b．HI的平衡濃度   
c．達到平衡的時間     d．平衡時H₂的體積分數
（3）用足量Zn和一定量的硫酸制取H₂，反應時溶液中水的電離
（H₂OH^＋＋OH^－）平衡     移動（填“向左”“向右”或者“不”）；若要減小產生H₂的速率而又不影響產生H₂的總量，應向硫酸中加入下列試劑中的      。
a．Na₂CO₃溶液  b．K₂SO₄溶液  c．NaNO₃溶液 d．水  e．CuSO₄溶液
（4）以H₂為燃料制成燃料電池，若：2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l) ΔH＝－572 kJ/mol，
當電池釋放228.8 kJ電能時，生成1 mol液態水，該電池的能量轉化率為    。

Answer 1

（1）c  （2）0.1 mol/(L·min)         ab （3）向右   bd  （4）80%

試題分析：（1）H₂SO₄在常溫下，很穩定不易分解，所以a不正確；反應Ⅰ中SO₂是還原劑，HI是還原產物，故還原性SO₂＞HI，則b不正確；將Ⅰ和Ⅱ分別乘以2和Ⅲ相加得：2H₂O＝2H₂+O₂，因此c正確，d不正確，大小c。
(2) υ (H₂)＝0. 1mol/1L/2min＝0.05 mol?L^-1?min^-1，則υ (HI)＝2 υ (H₂)＝0.1 mol?L^-1?min^-1；若開始時加入HI的量是原來的2倍，則建立的平衡狀態和原平衡是等比平衡，即HI、H₂、I₂的物質的量、平衡濃度都是原來的兩倍；各組分的百分含量、體積分數相等，平衡常數相等（因為溫度不變）；因開始時的濃度增大了，反應速率加快，達平衡時間不可能是原來的兩倍，所以答案選ab。
（3）水的電離平衡為H₂OH^＋＋OH^－，硫酸電離出的氫離子對水的電離起抑制作用，當鋅消耗了氫離子后，氫離子濃度減小，水的電離平衡向右移動；若加入硝酸鈉，溶液相當于是硝酸的溶液，不再生成H₂；加入的Na₂CO₃溶液會和氫離子反應，降低氫離子濃度，反應速率減慢；硫酸鉀溶液和水都是相當于是稀釋，氫離子濃度較低，反應速率較低，但氫氣總量不變；加入CuSO₄后，鋅與置換出的Cu構成原電池，加快了反應速率，所以答案選bd。
（4）根據熱化學反應方程式可知，生成1mol水時放出熱量為572 kJ÷2＝286 kJ，所以該電池的能量轉化率為228.8 kJ÷286 kJ×100％＝80％。
點評：該題是2010年山東理綜試題，在能力方面考查了“能夠將實際問題分解，通過運用相關知識，采用分析、綜合的方法解決簡單化學問題的能力”、“能夠將分析解決問題的過程和成果用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達，并作出解釋的能力”，對考生的基礎知識和心理素質要求較高。