Question

分解水制氫氣的工業(yè)制法之一是硫——碘循環(huán)，主要涉及下列反應：

I   SO₂+2H₂O+I₂→H₂SO₄+2HI         

II   2HIH₂+I₂

III  2H₂SO₄ → 2SO₂+O₂+2H₂O

（1）分析上述反應，下列判斷正確的是_________  

a．反應III易在常溫下進行        b．反應I中SO₂還原性比HI強

c．循環(huán)過程中需補充H₂O         d．循環(huán)過程中產(chǎn)生1molO₂的同時產(chǎn)生1molH₂

（2）一定溫度下，向2L密閉容器中加入1molHI（g），發(fā)生反應II，H₂物質(zhì)的量隨時間的變化如圖所示。

0—2min內(nèi)的平均反應速率v(HI)= _________ 。該溫度下，反應2HI（g）H₂（g）+I₂（g）的平衡常數(shù)表達式為K=_______________________。相同溫度下，若開始加入HI（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，則_________是原來的2倍。

a．平衡常數(shù)                    b．HI的平衡濃度 

c．達到平衡的時間              d．平衡時H₂的體積分數(shù)

（3）SO₂在一定條件下可氧化生成SO₃，其主反應為：2SO₂ (g) + O₂(g) 2SO₃(g) + Q，若此反應起始的物質(zhì)的量相同，則下列關系圖正確的是_________ (填序號)

 

實際工業(yè)生產(chǎn)使用的條件是：常壓、____________________________________選擇該條件的原因是__________________。

（4）實際生產(chǎn)用氨水吸收SO₂生成亞硫酸的銨鹽�，F(xiàn)取a克該銨鹽，若將其中的SO₂全部反應出來，應加入18.4 mol/L的硫酸溶液的體積范圍為______________。

 

Answer 1

【答案】

（1）bc（2分）

（2）0.05mol·L^－1·min^－1；；b (各1分)

（3）bd；五氧化二釩、500℃；加快反應速度。（共5分） 

（4）a/116×18.4～a/198×18.4 （2分）

【解析】

試題分析：（1）a．反應III2H₂SO₄ → 2SO₂+O₂+2H₂O是分解反應，要在高溫下進行。b．根據(jù)還原劑的還原性強于還原產(chǎn)物的還原性，故反應I中SO₂還原性比HI強，正確。c．水在循環(huán)過程中始終消耗，故需補充H₂O，正確。d．根據(jù)電子守恒，循環(huán)過程中產(chǎn)生1molO₂轉(zhuǎn)移4mol電子，同時產(chǎn)生2molH₂，錯誤。故選bc。

（2）根據(jù)平均反應速率v(HI)=2v(H2)=2*0.1/(2*2 )= 0.05mol·L^－1·min^－。該溫度下，反應2HI（g）H₂（g）+I₂（g）的平衡常數(shù)表達式為K=。相同溫度下，若開始加入HI（g）的物質(zhì)的量是原來的2倍，根據(jù)反應前后體積不變這個特點可知與原平衡是等效平衡，則HI的平衡濃度是原來的2倍，而平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度不變，平衡常數(shù)也不變，平衡時H₂的體積分數(shù)相同。

（3）根據(jù)反應2SO₂ (g) + O₂(g) 2SO₃(g) + Q的特點，正反應體積減小，放熱反應，故關系圖正確的是bd。實際工業(yè)生產(chǎn)還要根據(jù)設備的成本，反應速率及催化劑的適宜溫度綜合考慮故使用的條件是：常壓、五氧化二釩、500℃；選擇該條件的原因是加快反應速度。

（4）亞硫酸的銨鹽正鹽和酸式鹽兩種情況。若a克分別是兩種銨鹽時，應加入18.4 mol/L的硫酸溶液的體積設為v，則

(NH₄)₂SO₃  -----H₂SO₄   2NH₄HSO₃----H₂SO₄

a/116         a/116     a/99        a/198

v=a/116×18.4                 v=a/198×18.4，應加入18.4 mol/L的硫酸溶液的體積范圍為a/198×18.4----a/116×18.4。

考點：本題考查化學平衡狀態(tài)，化學平衡常數(shù)，反應速率計算，用極值法解決化學計算。