Question

【题目】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源．硫碘循环分解水是最具潜力的制氢方法．其反应原理如下：
Ⅰ．SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HIⅡ．2H2SO4=2SO2+O2+2H2OⅢ．2HI=H2+I2
（1）反应Ⅱ在低温条件下不能自发进行的原因是 ．
在反应器中加入SO2、I2、H2O的物质的量分别为1mol、9mol、16mol，充分反应静置后得到混合物分成两层﹣﹣上层是含低浓度I2的H2SO4层和下层是高浓度的I2的HI层．
①根据上述事实，下列说法正确的是（选填序号）．
a．H2SO4溶液和HI溶液不互溶
b．HI溶液的密度大于H2SO4溶液的密度
c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是 ．
③HI层中存在I﹣+I2I3﹣ ， c（H+）c（I﹣）+c（I3﹣）（填大于、小于或等于）
（2）已知：SO3（g）+H2O（g）=H2SO4（l）△H=﹣177kJ/mol
2SO3（g）=2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ/mol
则2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）的△H=kJ/mol
（3）电解乙醇水溶液制备氢气具有诱人的前景，如图是电解乙醇水溶液的装置剖面，MEA为电解质膜允许质子通过．
①通电电解前需要向阴极区通入氩气，其目的是
②写出阳极电极反应式 ．

Answer 1

【答案】
（1）△H＞0；c；观察颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是硫酸层；大于
（2）+550
（3）阴极发生还原反应生成氢气，应先排出空气；CH3CH2OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2↑+12H+
【解析】解：（1）反应Ⅱ的△S＞0，如能自发进行，应满足△H﹣T△S∵0，在低温条件下不能自发进行，说明△H＞0，所以答案是：△H＞0；①a．硫酸和HI都溶于水，溶液不分层，故a错误；b．由题给信息可知溶液的密度与碘的浓度有关，不能确定碘的HI以及硫酸溶液的密度大小，故b错误；
c．由题给信息可知碘在HI溶液中浓度较大，故c正确．
所以答案是：c；②由题给信息可知混合物分成两层﹣﹣上层是含低浓度I2的H2SO4层和下层是高浓度的I2的HI层，可观察颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是硫酸层，
所以答案是：观察颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是硫酸层；③溶液中存在电荷守恒c（H+）=c（OH﹣）+c（I﹣）+c（I3﹣），则c（H+） 大于c（I﹣）+c（I3﹣），所以答案是：大于；（2）已知：①SO3（g）+H2O（g）=H2SO4（l）△H=﹣177kJ/mol，②2SO3（g）=2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ/mol，
利用盖斯定理将②﹣①×2可得2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）的△H=196kJ/mol﹣2×（﹣177kJ/mol）=+550kJ/mol，
所以答案是：+550；（3）①阴极发生还原反应生成氢气，应先排出空气，可通入氩气，所以答案是：赶出装置中的空气；
②由图示可知乙醇被氧化生成二氧化碳，电极方程式为 CH3CH2OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2↑+12H+ ， 所以答案是：CH3CH2OH+3H2O﹣12e﹣=2CO2↑+12H+ ．
【考点精析】通过灵活运用反应热和焓变，掌握在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热即可以解答此题．