Question

【題目】碘硫化學循環原理如圖1所示．
（1）寫出反應③的化學方程式 ， 一定溫度下，向2L密閉容器中加入2mol HI（g），測得n （H2）隨時間的變化如圖2所示，則該溫度下該反應的平衡常數K= ．
（2）寫出反應①的化學方程式 ， 其中SO2體現的是性．
（3）綜合①②③三個反應，可看出該化學循環是為了制備某種能源氣體，該氣體的化學式是 ．
（4）氧缺位鐵酸銅（CuFe2O4﹣δ）是反應②的良好的催化劑．實驗室用如下方法制得：Ⅰ．在Fe（NO3）3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量KOH溶液，加熱
Ⅱ．調節pH并連續攪拌24小時
Ⅲ．過濾、干燥獲得鐵酸銅（CuFe2O4）
Ⅳ．在氮氣保護下、1223K時煅燒CuFe2O4 ， 得到CuFe2O3.86
①寫出制備得到CuFe2O4的化學方程式
②研究發現：

溫度	元素存在形式
1200﹣1350K	Fe3+部分轉變為Fe2+

計算CuFe2O3.86中Fe3+與Fe2+的質量百分含量之比為 ．
（5）由于該循環中H2SO4與HI發生副反應造成反應器堵塞，因此有科學家用如圖3所示原理進行反應．寫出陽極的電極反應式 ． 請用文字說明在N極能夠獲得所需物質的原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）2HI H2+I2；
（2）I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；還原
（3）H2
（4）2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；43：7
（5）SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；M極附近產生的H+通過質子交換膜移動到N極附近，與I2失電子后得到的I﹣形成HI溶液
【解析】解：（1）由圖可知碘化氫分解生成單質碘和氫氣，其反應的方程式為：2HI H2+I2； 2HI H2 +I2
起始的濃度（mol/L）：1 0 0
轉化的濃度（mol/L）：0.2 0.1 0.1
平衡的濃度（mol/L）：0.8 0.1 0.1
則K= = = ；
所以答案是：2HI H2+I2； ；（2）反應①為二氧化硫與單質碘反應生成HI和硫酸，其反應的方程式為：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；反應中S元素的化合價升高，則二氧化硫被氧化作還原劑，體現還原性；所以答案是：I2+SO2+2H2O=2HI+H2SO4；還原；（3）二氧化硫和水、碘單質發生本生反應生成硫酸、氫碘酸，碘化氫分解生成碘和氫氣，所以該反應釋放的能源氣體為氫氣；所以答案是：H2；（4）①Fe（NO3）3和Cu（NO3）2混合溶液中加入一定量KOH溶液反應生成CuFe2O4和KNO3 ， 其反應的方程式為：2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；所以答案是：2Fe（NO3）3+Cu（NO3）2+8KOH=CuFe2O4+8KNO3+4H2O；②設CuFe2O3.86中Fe3+個數為x，Fe2+的個數為y，
由化合價的代數和為零得：2+3x+2y+（﹣2）×3.86=0，x+y=2，則解得： =43：7，所以CuFe2O3.86中Fe3+與Fe2+的質量百分含量之比為 43：7；所以答案是：43：7；（5）電解時二氧化硫在陽極失電子生成硫酸，其電極方程式為：SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；碘單質在N極得電子生成碘離子，M極附近產生的H+通過質子交換膜移動到N極附近，碘離子與氫離子結合形成HI；所以答案是：SO2+2H2O﹣2e﹣=4H++SO42﹣；M極附近產生的H+通過質子交換膜移動到N極附近，與I2失電子后得到的I﹣形成HI溶液．