硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：Ⅰ、SO2+2H2O+I2═H2SO4+2HIⅡ、2HI═H2+I2Ⅲ、2H2SO4═2SO2↑+O2↑+2H2O（1）分析上述反应，下列判断正确的是．a．反应Ⅲ易在常温下进行b．反应

Question

硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ、SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI
Ⅱ、2HI═H₂+I₂
Ⅲ、2H₂SO₄═2SO₂↑+O₂↑+2H₂O

（1）分析上述反应，下列判断正确的是___．
a．反应Ⅲ易在常温下进行         b．反应Ⅰ中SO₂氧化性比HI强
c．循环过程中需补充H₂Od．循环过程中产生1mol O₂的同时产生1mol H₂
（2）一定温度下，向1L密闭容器中加入1mol HI（g），发生反应Ⅱ，H₂物质的量随时间的变化如图所示．
0～2min内的平均反应速率v（HI）=___．
（3）实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，若加入少量下列试剂中的___，产生H₂的速率将增大（填字母）．
a．NaNO₃b．CuSO₄      c．Na₂SO₄       d．NaHSO₃
（4）以H₂为燃料可制成氢氧燃料电池．
已知2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572KJ•mol^-1
    某氢氧燃料电池释放228.8KJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为___．
（5）利用氢气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）；△H=-23.5kJ•mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）；△H=-41.3kJ•mol^-1
总反应：3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）的△H=___；
（6）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是___（填字母）．
a．v生成（CH₃OH）=v消耗（CO）        b．混合气体的密度不再改变
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变 d．CO、H₂、CH₃OH的浓度均不再变化
（7）在某温度下，向一个容积不变的密闭容器中通入2.5mol CO和7.5mol H₂反应生成CH₃OH（g），达到平衡时CO的转化率为90%，此时容器内的压强为开始时的___倍．

Answer 1

（1）a．因硫酸在常温下稳定，则反应Ⅲ常温下不发生，故a错；
b．由反应Ⅰ可知，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，则还原性SO₂>HI，即SO₂的氧化性比HI的弱，故b错；
c．由反应Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ可得到2H₂O═2H₂+O₂，则该循环中消耗水，需要及时补充水，故c正确；
d．Ⅰ、2SO₂+4H₂O+2I₂═2H₂SO₄+4HI
Ⅱ、4HI═2H₂+2I₂
Ⅲ、2H₂SO₄═2SO₂↑+O₂↑+2H₂O
循环过程中产生1molO₂的同时产生2molH₂，故d错，
故答案为：c；
（2）由图可知2min内氢气的物质的量增加了0.1mol，则氢气的浓度为(0.1mol)/(1L)=0.1mol/L，用氢气表示的化学反应速率为(0.1mol/L)/(2min)=0.05mol/（L．min），反应速率之比等于化学方程式计量数之比，0～2min内的平均反应速率v（HI）=2V（H₂）=2×0.05mol/（L．min）=0.1mol/（L．min），
故答案为：0.1mol/（L．min）；
（3）a．若加入NaNO₃溶液形成的稀硝酸具有硝酸的强氧化性，则不会生成氢气，故a错误；
b．加入CuSO₄ 后，Zn与硫酸铜溶液反应置换出Cu，在溶液中形成原电池反应，则构成原电池加快了化学反应速率，故b正确；
c．Na₂SO₄ 的加入，离子不参与反应，则对化学反应速率无影响，故c错误；
d．加入NaHSO₃会和H⁺反应，降低c（H⁺），则反应速率减慢，故d错误；
故答案为：b；
（4）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（I）△H=-572KJ．mol^-1可知，生成1mol水时放出的热量为572KJ×(1)/(2)=286KJ，
则电池的能量转化率为为(228.8KJ)/(286KJ)×100%=80%，故答案为：80%．
（5）已知：①CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol，
②2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ/mol，
③CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ/mol，
由盖斯定律可知，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol，
故答案为：-246.4kJ/mol；
（6）2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol，反应是气体体积减小的放热反应，
a．反应速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率速率之比，v生成（CH₃OH）=v消耗（CO）反应是正反应速率之比，只能说明反应正向进行，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；
b．反应前后气体质量不变，体积不变，混合气体的密度始终不改变，不能说明反应达到平衡状态，故b错误；
c．反应前后气体物质的量变化，气体质量不变，则混合气体的平均相对分子质量不再改变说明反应达到平衡状态，故c正确；
d．CO、H₂、CH₃OH的浓度均不再变化，是化学平衡的标志，故d正确；
故答案为：cd；       
（7）根据题意得到：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）
初始物质的量（mol）  2.5     7.5         0
变化的物质的量（mol） 2.25   4.5      2.25
平衡的物质的量 （mol）0.25     3       2.25
气体压强之比等于气体物质的量之比，所以此时容器内的压强和开始时的比值为（0.25+3+2.25）：（ 2.5+7.5）=0.55，
故答案为：0.55．