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利用太阳能热化学硫碘循环分解水制氢反应过程如图所示:(1)反应Ⅱ中涉及的热化学方程式为:①H2SO4(l)═SO3(g)+H2O(g)△H=+177.3kJ•mol-1②2SO3(g)═2SO2(g)+O2(g)△H=akJ•mol-1③2H
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利用太阳能热化学硫碘循环分解水制氢反应过程如图所示:
(1)反应Ⅱ中涉及的热化学方程式为:
①H2SO4(l)═SO3(g)+H2O(g)△H=+177.3kJ•mol-1
②2SO3(g)═2SO2(g)+O2(g)△H=a kJ•mol-1
③2H2SO4(l)═2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)△H=+550.2kJ•mol-1
a=___;
反应②的平衡常数表达式为___.
(2)反应Ⅰ得到的产物可用I2进行分离.该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层--含低浓度I2的H2SO4溶液层和高浓度的I2的HI溶液层.
①区分两层溶液可加入的试剂为___(填化学式).
②下列说法正确的是___(填序号).
A.SO2在反应Ⅰ中作氧化剂 B.加过量I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶
C.两层溶液的密度存在差异 D.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
(3)用氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂,利用太阳能热化学循环分解H2O也可制H2,其物质转化如图1所示.
①氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应的化学方程式为___.
②若x=0.15,则1mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为___L.
③CuFe2O4可用电化学方法得到,其原理如图2所示,则阳极的电极反应式为___.
(1)反应Ⅱ中涉及的热化学方程式为:
①H2SO4(l)═SO3(g)+H2O(g)△H=+177.3kJ•mol-1
②2SO3(g)═2SO2(g)+O2(g)△H=a kJ•mol-1
③2H2SO4(l)═2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)△H=+550.2kJ•mol-1
a=___;
反应②的平衡常数表达式为___.
(2)反应Ⅰ得到的产物可用I2进行分离.该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层--含低浓度I2的H2SO4溶液层和高浓度的I2的HI溶液层.
①区分两层溶液可加入的试剂为___(填化学式).
②下列说法正确的是___(填序号).
A.SO2在反应Ⅰ中作氧化剂 B.加过量I2前,H2SO4溶液和HI溶液不互溶
C.两层溶液的密度存在差异 D.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
(3)用氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)作催化剂,利用太阳能热化学循环分解H2O也可制H2,其物质转化如图1所示.
①氧缺位铁酸铜(CuFe2O4-x)与水反应的化学方程式为___.
②若x=0.15,则1mol CuFe2O4参与该循环过程理论上一次能制得标准状况下的H2体积为___L.
③CuFe2O4可用电化学方法得到,其原理如图2所示,则阳极的电极反应式为___.
▼优质解答
答案和解析
(1)将方程式③-2①得方程式②2SO3(g)═2SO2(g)+O2(g)△H=a kJ•mol-1=(+550.2kJ•mol-1
)-2(+177.3kJ•mol-1)=195.6kJ/mol;化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则K=
;
故答案为:195.6;K=
;
(2)①硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀,HI和氯化钡不反应,所以可以用BaCl2鉴别,
故答案为:BaCl2;
②A.SO2在反应Ⅰ化合价由+4价变为+6价,失电子化合价升高的反应物是还原剂,二氧化硫作还原剂,故A错误;
B.H2SO4溶液和HI溶液都是无机物溶液,根据相似相溶原理知,二者互溶,故B错误;
C.两层溶液的密度存在差,才出现上下层,故C正确;
D.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶,则碘在不同溶剂中溶解性不同,类似萃取,所以分层,故D正确;
故选CD;
(3)①CuFe2O4-x与水反应生成氢气和CuFe2O4,反应方程式为CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑,
故答案为:CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑;
②根据方程式CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑知,如果x=0.15,生成1molCuFe2O4的同时生成0.3mol氢气,氢气体积=0.3mol×22.4L/mol=3.36L,
故答案为:3.36;
③阳极上Fe、Cu失电子和氧离子反应生成CuFe2O4,阳极反应式为Cu+2Fe+4O2--8e-═CuFe2O4,
故答案为:Cu+2Fe+4O2--8e-═CuFe2O4.
)-2(+177.3kJ•mol-1)=195.6kJ/mol;化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,则K=
c2(SO2).c(O2) |
c2(SO3) |
故答案为:195.6;K=
c2(SO2).c(O2) |
c2(SO3) |
(2)①硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀,HI和氯化钡不反应,所以可以用BaCl2鉴别,
故答案为:BaCl2;
②A.SO2在反应Ⅰ化合价由+4价变为+6价,失电子化合价升高的反应物是还原剂,二氧化硫作还原剂,故A错误;
B.H2SO4溶液和HI溶液都是无机物溶液,根据相似相溶原理知,二者互溶,故B错误;
C.两层溶液的密度存在差,才出现上下层,故C正确;
D.I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶,则碘在不同溶剂中溶解性不同,类似萃取,所以分层,故D正确;
故选CD;
(3)①CuFe2O4-x与水反应生成氢气和CuFe2O4,反应方程式为CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑,
故答案为:CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑;
②根据方程式CuFe2O4-x+xH2O═CuFe2O4+xH2↑知,如果x=0.15,生成1molCuFe2O4的同时生成0.3mol氢气,氢气体积=0.3mol×22.4L/mol=3.36L,
故答案为:3.36;
③阳极上Fe、Cu失电子和氧离子反应生成CuFe2O4,阳极反应式为Cu+2Fe+4O2--8e-═CuFe2O4,
故答案为:Cu+2Fe+4O2--8e-═CuFe2O4.
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