Question

【題目】利用太陽能熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水制氫反應(yīng)過程如下圖所示：

(1) 反應(yīng)Ⅱ中涉及的熱化學(xué)方程式為：

①H2SO4(l)=SO3(g)＋H2O(g) ΔH＝＋177.3 kJ·mol－1

②2SO3(g) = 2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝a kJ·mol－1

③2H2SO4(l)=2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋550.2 kJ·mol－1則 a＝ ；

(2)反應(yīng)Ⅰ得到的產(chǎn)物可用I2進(jìn)行分離。該產(chǎn)物的溶液在過量I2的存在下會(huì)分成兩層 ：含低濃度I2的H2SO4溶液層和高濃度的I2的HI溶液層。

①區(qū)分兩層溶液可加入的試劑為 (填化學(xué)式)。

②下列說法正確的是 (填序號(hào))。

A. SO2在反應(yīng)Ⅰ中作氧化劑

B. 加過量I2前，H2SO4溶液和HI不互溶

C. 兩層溶液的密度存在差異

D. I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶

(3)用氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4－x)作催化劑，利用太陽能熱化學(xué)循環(huán)分解H2O也可制H2，其物質(zhì)轉(zhuǎn)化如右圖所示。

①氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4－x)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

②若x＝0.15，則1 mol CuFe2O4參與該循環(huán)過程理論上一次能制得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2體積為 L。

③CuFe2O4可用電化學(xué)方法得到，其原理如圖所示，則陽極的電極反應(yīng)式為 。

Answer 1

【答案】(1)195.6(2)①BaCl2②CD

(3)①CuFe2O4－x＋xH2O＝CuFe2O4＋xH2②3.36

③Cu＋2Fe＋4O2－－8e－＝CuFe2O4

【解析】

試題分析：(1) 已知：①H2SO4(l)=SO3(g)＋H2O(g) ΔH＝＋177.3 kJ·mol－1

②2SO3(g)＝2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝a kJ·mol－1

③2H2SO4(l)=2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋550.2 kJ·mol－1

則根據(jù)蓋斯定律可知③－①×2即得到反應(yīng)②，所以a＝550.2－177.3×2＝195.6；

（1）①由于含有硫酸，因此區(qū)分兩層溶液可加入的試劑為BaCl2；②A.S元素化合價(jià)升高，SO2在反應(yīng)Ⅰ中作還原劑，A錯(cuò)誤；B.加I2前，H2SO4溶液和HI溶液互溶，與分層無關(guān)，B錯(cuò)誤；C.兩層溶液的密度存在差，才出現(xiàn)上下層，C正確；D. ．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶，則碘在不同溶劑中溶解性不同，類似萃取，與分層有關(guān)，D正確，答案選CD。

（3）①根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知氧缺位鐵酸銅(CuFe2O4－x)與水反應(yīng)生成氫氣和CuFe2O4，所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuFe2O4－x＋xH2O＝CuFe2O4＋xH2；

②根據(jù)①中反應(yīng)的方程式可知若x＝0.15，則1 mol CuFe2O4參與該循環(huán)過程理論上一次能制得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2體積為0.15mol×22.4L/mol＝3.36L。

③電解池中陰離子向陽極移動(dòng)，即O2－向陽極移動(dòng)，陽極是金屬失去電子，結(jié)合O2－生成CuFe2O4，因此陽極的電極反應(yīng)式為Cu＋2Fe＋4O2－－8e－＝CuFe2O4；