Question

【题目】硫酸参与热化学循环可通过二步循环或三步循环制取氢气，其中三步循环（碘硫热化学循环）原理如下图所示：

（1）“步骤Ⅰ.硫酸热分解”在恒容密闭容器中进行，测得各物质的物质的量分数与温度的关系如下图所示。其在650～1200℃间发生的主要反应的方程式为____。

（2）“步骤Ⅱ.硫酸再生”的离子方程式为____（HI是强酸）。

（3）步骤Ⅲ的反应为2HI(g) H2(g) + I2(g) 。

①若在恒温恒容密闭容器中进行该反应，能说明已达到平衡状态的是___（填序号）。

a．容器内气体的总压强不再随时间而变化

b．n(HI)∶n(H2)∶n(I2)=2∶1∶1

c．反应速率：v(H2)正=v(H2)逆

d．I2(g)浓度不再随时间的变化而变化

②已知断裂（或生成）1mol化学键吸收（或放出）的能量称为键能。相关键能数据如下：

化学键	H—I	H—H	I—I
键能/kJ·mol－1	298.7	436.0	152.7

则该反应的H为____kJ·mol－1。

（4）将“三步循环”中步骤Ⅱ、Ⅲ用下图装置代替即为“二步循环”。

下列有关该装置的相关说法正确的是____（填序号）。

a．化学能转变为电能

b．催化剂可加快电极上电子的转移

c．反应的总方程式为SO2+2H2O H2+H2SO4

d．每生成1molH2，电路中流过的电子数约为6.02×1023

Answer 1

【答案】 2SO32SO2+O2 SO2 + I2 +2H2O 4H++2I－+SO42－（ cd 8.7 bc

【解析】（1）根据图中信息可知，物质的量减少的为反应物，物质的量增加的为生成物，故SO3为反应物，SO2、O2为生成物，故在650～1200℃间发生的主要反应的方程式为2SO32SO2+O2；（2）“步骤Ⅱ.硫酸再生”是二氧化硫、碘单质和水参与反应生成硫酸和氢碘酸，反应的离子方程式为SO2 + I2 +2H2O 4H++2I－+SO42－；（3）①a．反应2HI(g) H2(g) + I2(g) 为气体体积不变的反应，反应过程气体的总压强始终不变，容器内气体的总压强不再随时间而变化不能作为平衡状态的标志，故错误；b．n(HI)∶n(H2)∶n(I2)=2∶1∶1是特殊情况，与反应不一定达平衡状态，故错误；c．反应速率：v(H2)正=v(H2)逆，说明正逆反应速率相同，反应达平衡状态，故正确；d．I2(g)浓度不再随时间的变化而变化，说明反应已达平衡状态，故正确，答案选cd；②根据反应热和键能的关系可得，H=（+298.7×2-436.0-152.7）kJ·mol－1= +8.7kJ·mol－1；（4）a．该装置为电解池，是电能转变为化学能的装置，故错误；b．催化剂能改变化学反应速率，故催化剂可加快电极上电子的转移，故正确；c．反应为将二氧化硫与水转化为硫酸和氢气，故总方程式为SO2+2H2O H2+H2SO4，故正确；d．根据反应SO2+2H2O H2+H2SO4，每生成1molH2，电路中流过的电子数约为2×6.02×1023，故错误。答案选bc。