Question

6．氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗�以太�?yáng)能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無(wú)污染的制氫方法．其反應(yīng)過(guò)程如圖1所示：

（1）寫(xiě)出反應(yīng)I、II的化學(xué)方程式（不必寫(xiě)反應(yīng)條件）：
I、SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI；II2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O；III、2HI?H₂+I₂
（2）整個(gè)過(guò)程中起到了催化作用的物質(zhì)是SO₂、I₂（寫(xiě)化學(xué)式）．
（3）一定溫度下，向2L密閉容器中加入1molHI（g），發(fā)生反應(yīng)III，生成的I₂為氣體，H₂物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖2所示．則0-2min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（HI）=0.05mol/（L•min），、
能作為該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)判斷依據(jù)的是④⑤
①n（H₂）=n（I₂）
②壓強(qiáng)不再變化
③氣體密度不再變化
④2個(gè)H-I斷裂的同時(shí)，有1個(gè)H-H斷裂
⑤各組分濃度保持不變
⑥c（HI）：c（H₂）：c（I₂）=2：1：1
（4）已知有關(guān)鍵能數(shù)據(jù)：I₂-151kJ/mol、H₂-436kJ/mol、HI-298kJ/mol，則當(dāng)有0.2molHI分解時(shí)的能量變化是吸收（填“吸收”或“放出”）0.9kJ的熱量．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，反應(yīng)I為二氧化硫與碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI；反應(yīng)II為硫酸分解生成二氧化硫、氧氣、水，據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）催化劑的特點(diǎn)是在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量不變，根據(jù)SO₂、I₂在反應(yīng)前后的質(zhì)量分析；
（3）由圖可知，2min內(nèi)H₂物質(zhì)的量的變化量，然后計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率，再利用化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比來(lái)解答，根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)分析；
（4）根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算，該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量-化學(xué)鍵生成時(shí)需放出的能量=反應(yīng)吸收的熱量．

解答 解：（1）由圖可知，反應(yīng)I為二氧化硫與碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI，該反應(yīng)為SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI，反應(yīng)II為硫酸分解，該反應(yīng)為2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O，
故答案為：SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI；2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O；
（2）Ⅰ．SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HIⅡ.2H₂SO₄═2SO₂+O₂+2H₂OⅢ.2HI?H₂+I₂
SO₂、I₂在反應(yīng)前后質(zhì)量和性質(zhì)不變，起到了催化作用，
故答案為：SO₂、I₂；
（3）由圖可知2min內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量增加了0.1mol，則氫氣的濃度為0.05mol/L，用氫氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率為$\frac{0.05mol/L}{2min}$=0.025mol/（L．min），由反應(yīng)中的化學(xué)計(jì)量數(shù)可知v（HI）為0.025mol/（L．min）×2=0.05mol/（L．min）；
①n（H₂）=n（I₂），沒(méi)有明確反應(yīng)方向，不變判斷反應(yīng)是否平衡；
②壓強(qiáng)自始至終不再變化，不能判斷平衡；
③氣體自始至終密度不再變化，不能判斷平衡；
④2個(gè)H-I斷裂的同時(shí)，有1個(gè)H-H斷裂，正逆反應(yīng)速率相等，能判斷反應(yīng)是否平衡；
⑤各組分濃度保持不變是判斷平衡的標(biāo)志；
⑥c（HI）：c（H₂）：c（I₂）=2：1：1，沒(méi)有明確反應(yīng)方向，不變判斷反應(yīng)是否平衡；
故答案為：0.05mol/L．min；④⑤；
（4）根據(jù)題目中的數(shù)據(jù)，可知HI分解的反應(yīng)熱：△H=+298kJ/mol×2-151kJ/mol-436kJ/mol=+9kJ/mol；則分解0.2molHI需要吸收：0.1×9kJ/mol=0.9kJ，
故答案為：吸收；0.9．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，側(cè)重考查化學(xué)反應(yīng)速率及平衡狀態(tài)的特點(diǎn)、反應(yīng)熱的計(jì)算，注意催化劑的特征、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法，題目難度中等．