Question

（2011?四川）开发氢能是实现社会可持续发展的需要．硫铁矿（FeS₂）燃烧产生的SO₂通过下列碘循环工艺过程既能制H₂SO₄，又能制H₂．

请回答下列问题：
（1）已知1g FeS₂完全燃烧放出7.1kJ热量，FeS₂燃烧反应的热化学方程式为

4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408kJ?mol^-1

．
（2）该循环工艺过程的总反应方程式为

SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂

．
（3）用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是

有利于平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成

．
（4）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料（用MH）表示），NiO（OH）作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池．电池充放电时的总反应为：NiO（OH）+MH

放电

充电

Ni（OH）₂+M
①电池放电时，负极的电极反应式为

MH-e^-+OH^-=H₂O+M

．
②充电完成时，Ni（OH）₂全部转化为NiO（OH）．若继续充电将在一个电极产生O₂，O₂扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为

4MH+O₂+4e^-=2H₂O+4M

．

Answer 1

分析：（1）根据题目所给物质的量的多少结合热化学方程式的书写方法来回答；
（2）根据该循环的工艺流程是用硫铁矿（FeS₂）燃烧产生的SO₂来制硫酸进行分析；
（3）根据平衡移动的原理来分析；
（4）①根据负极反应的特点和总电池反应来回答；
②根据氧气进入另一个电极后所引发的反应来回答．

解答：解：（1）反应的化学方程式为：4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，标出各物质的聚集状态；在反应中4 mol FeS₂的质量为m（FeS₂）=4 mol×120 g?mol^-1=480 g，放热Q=480 g×7.1 kJ/g=3408 kJ，对应的热化学方程式为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ?mol^-1，故答案为：4FeS₂（s）+11O₂（g）=2Fe₂O₃（s）+8SO₂（g）△H=-3408 kJ?mol^-1；
（2）在反应器中发生反应：SO₂+I₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，在膜反应器中的反应为：2HI?I₂+H₂，将两个方程式相加得：SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂，故答案为：SO₂+2H₂O=H₂SO₄+H₂；
（3）在膜分离器中发生反应：2HI?I₂+H₂，将H₂分离出来有利于平衡向右移动，利于I₂和H₂的生成，故答案为：有利于平衡向右移动，有利于碘和氢气的生成；
（4）①负极反应物MH失去电子，生成的H⁺在碱性条件下生成H₂O，电解反应式为：MH-e^-+OH^-=H₂O+M，故答案为：MH-e^-+OH^-=H₂O+M；
②O₂与MH发生反应，生成H₂O和M，电极反应式为：4MH+O₂+4e^-=2H₂O+4M，故答案为：4MH+O₂+4e^-=2H₂O+4M．

点评：本题是一道开放性的题目，考查了学生热化学和电化学的知识，难度较大．