Question

氫能是一種綠色能源，一種目前成熟的方法是利用碘硫熱化學(xué)循環(huán)制備氫氣，其原理示意圖如圖1．
（1）已知：SO₃（g）?SO₂（g）+

1

2

O₂（g）△H₁=-98.3kJ?mol^-1
H₂SO₄（l）?SO₃（g）+H₂O（l）△H₂=-130.4kJ?mol^-1
2H₂SO₄（l）?2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）△H₃
則△H₃=

 

kJ?mol^-1．
（2）上述熱化學(xué)循環(huán)制氫要消耗大量的能量，從能源角度考慮，可采用的解決方案是

 

．
（3）碘化氫熱分解反應(yīng)為：2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），分解曲線如圖2，分解反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

 

；升高溫度時(shí)平衡常數(shù)K

 

（選填：“增大”或“減小”）．
（4）本生（Bunsen）反應(yīng)中SO₂和I₂及H₂O發(fā)生的反應(yīng)為：SO₂+I₂+2H₂O=3H⁺+HSO₄^-+2I^-，I^-+I_2?I₃^-．
①當(dāng)起始時(shí)，SO₂為1mol，水為16mol，溶液中各離子變化關(guān)系如圖3，圖中b變化表示的離子是

 

；在水相中進(jìn)行的本生反應(yīng)必須使水和碘顯著過量，但易引起副反應(yīng)將反應(yīng)器堵塞等．寫出濃硫酸與HI發(fā)生反應(yīng)生成硫和碘的化學(xué)方程式

 

．
②野村（Nonura）等人提出利用電解的方法進(jìn)行本生反應(yīng)，反應(yīng)原理如圖4所示，則陽極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的調(diào)控作用,電解原理

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；
（2）從能源角度考慮，用太陽能、風(fēng)能、核能及生物質(zhì)能等作為能源；
（3）①根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式等于生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積書寫；
由圖象，升高溫度，氫氣增大，該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡常數(shù)增大；
（4）①根據(jù)圖象b為從零越來越大的離子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒書寫濃硫酸與HI發(fā)生反應(yīng)生成硫和碘的化學(xué)方程式；
②根據(jù)陽極失電子化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)來書寫．

解答： 解：（1）已知：①SO₃（g）?SO₂（g）+

1

2

O₂（g）△H₁=-98.3kJ?mol^-1
②H₂SO₄（l）?SO₃（g）+H₂O（l）△H₂=-130.4kJ?mol^-1
則①×2+②×2得，2H₂SO₄（l）?2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2×98.3kJ?mol^-1-2×130.4kJ?mol^-1
=-457.4kJ?mol^-1．故答案為：-457.4；
（2）從能源角度考慮，用太陽能、風(fēng)能、核能及生物質(zhì)能等作為能源，故答案為：用太陽能、風(fēng)能、核能及生物質(zhì)能等作為能源；
（3）①由2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），故K=

c(H 2)c(I 2)

c 2(HI)

，由圖象，升高溫度，氫氣增大，該反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡常數(shù)增大，
故答案為：

c(H 2)c(I 2)

c 2(HI)

；增大；
（4）①由圖象b為從零越來越大的離子，則根據(jù)SO₂+I₂+2H₂O=3H⁺+HSO₄^-+2I^-，I^-+I₂?I₃^-，反應(yīng)中越來越多的離子為I₃^-；由氧化還原反應(yīng)得失電子守恒，則濃硫酸與HI發(fā)生反應(yīng)生成硫和碘的化學(xué)方程式為 6HI+H₂SO₄（濃）=3I₂↓+S↓+4H₂O；
故答案為：I₃^-，6HI+H₂SO₄（濃）=3I₂↓+S↓+4H₂O；
②由陽極失電子化合價(jià)升高發(fā)生氧化反應(yīng)，則二氧化硫在陽極失電子生成硫酸根，反應(yīng)式為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-；故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了蓋斯定律的應(yīng)用，平衡常數(shù)的表達(dá)式及其判斷以及電解池的原理，難度不大，注意方程式的書寫．