Question

開發氫能是實現社會可持續發展的需要。硫鐵礦（FeS2）燃燒產生的SO2通過下列碘循環工藝過程既能制H2SO4，又能制H2。

請回答下列問題：

（1）已知1 g FeS2完全燃燒放出7.1 kJ熱量，FeS2燃燒反應的熱化學方程式為________________________________________________________。

（2）該循環工藝過程的總反應方程式為_____________________________________。

（3）用化學平衡移動的原理分析，在HI分解反應中使用膜反應器分離出H2的目的是_______________________________________________________。

（4）用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負極材料（用MH表示），NiO（OH）作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質溶液，可制得高容量，長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應為：

NiO（OH）＋MHNi（OH）2＋M

①電池放電時，負極的電極反應式為______________________________。

②充電完成時，Ni（OH）2全部轉化為NiO（OH）。若繼續充電將在一個電極產生O2，O2擴散到另一個電極發生電極反應被消耗，從而避免產生的氣體引起電池爆炸，此時，陰極的電極反應式為____________________________。

 

Answer 1

（1）（1）4FeS2（s）＋11O2（g）=2Fe2O3（s）＋8SO2（g）；ΔH＝－3 408 kJ·mol－1

（2）2H2O＋SO2=H2SO4＋H2

【解析】該工藝過程的原理是：①SO2＋I2＋2H2O=H2SO4＋2HI，②2HI=H2↑＋I2。則總反應式為①＋②，即2H2O＋SO2=H2SO4＋H2。（4）①蓄電池放電時是原電池、充電時是電解池。只要記清原電池中“負氧化、正還原”，電解池中“陽氧化、陰還原”的規律，在寫電極反應式時先弄清楚是原電池還是電解池，然后將給出的總反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應按需選取即可。②中陰極的電極反應有兩個，第一階級是充電時的反應式，由①中的方法不難確定為M＋H2O＋e－=MH＋OH－，第二階段為吸收氧氣的電解反應式，由題意氧氣在陰極被還原，結合該蓄電池中電解質溶液顯堿性可知氧氣被還原為OH－，所以其電極方程式為：2H2O＋O2＋4e－=4OH－。

（3）減小H2濃度，使HI分解平衡正向移動，提高HI的分解率

（4）①MH＋OH－－e－=M＋H2O

②2H2O＋O2＋4e－=4OH－