问题 填空题

硫-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1 mol O2的同时产生1 mol H2

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

①0~2 min内的平均反应速率v(HI)=          

②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.HI的平衡浓度

b.达到平衡的时间

c.平衡时H2的体积分数

(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,若加入少量下列固体试剂中的     ,产生H2的速率将增大。

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

答案

(1)c   (2)①0.1 mol·L-1·min-1 ②a   (3)b

(1)根据题意可知,因为是分解水制取H2的反应,所以应不断补充水,产生2 mol H2时,生成1 mol O2,c对、d错;硫酸常温不分解,a错;反应Ⅰ中SO2为还原剂,HI为还原产物,还原性SO2>HI,b错。

(2)①2 min时H2的平衡浓度为0.1 mol·L-1,H2的平均反应速率为

0.1 mol·L-1/2 min="0.05" mol·L-1·min-1,v(HI)=2v(H2)="0.05" mol·L-1·min-1×2="0.1" mol·L-1·min-1

②2HIH2+I2为反应前后气体体积不变的反应,在恒容容器中发生反应,HI的物质的量增加为原来的2倍,平衡不移动,但是反应速率加快,反应时间缩短,达到平衡时各组分浓度为原来的2倍,而体积分数不变。

(3)根据反应Zn+2H=Zn2+H2↑可知,增大反应速率,只要增大H浓度即可,NaHSO3与H反应,H浓度减小,反应速率减小;Na2SO4对反应速率没影响;NaNO3与H结合会生成HNO3,反应不产生H2;只有CuSO4合适,Zn+Cu2=Cu+Zn2+,Zn与生成的Cu形成原电池,反应速率加快。

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