Question

（7分）硫—碘循環分解水制氫主要涉及下列反應：
Ⅰ. SO₂＋2H₂O＋I₂===H₂SO₄＋2HI
Ⅱ. 2HIH₂＋I₂
Ⅲ. 2H₂SO₄===2SO₂＋O₂＋2H₂O
(1) 分析上述反應，下列判斷正確的是_______________
a．反應Ⅲ易在常溫下進行
b．反應Ⅰ中SO₂氧化性比HI強
c．循環過程中需補充H₂O
d．循環過程產生1 mol O₂的同時產生1 mol H₂
(2) 一定溫度下，向1 L密閉容器中加入1 mol HI(g)，發生反應Ⅱ，H₂物質的量隨時間的變化如圖所示。

① 0～2 min內的平均反應速率v(HI)＝________________
② 該溫度下，H₂(g)＋I₂(g) 2HI(g)的平衡常數K＝__________________
③ 相同溫度下，若開始加入HI(g)的物質的量是原來的2倍，則_____________是原來的2倍。
a．平衡常數                 b．HI的平衡濃度
c．達到平衡的時間           d．平衡時H₂的體積分數
(3) 實驗室用Zn和稀硫酸制取H₂，反應時若加入少量下列試劑中的____________產生H₂的速率將增大。
a．NaNO₃         b．CuSO₄          c．Na₂SO₄          d．NaHSO₃

Answer 1

（1）C(1分)（2）①0.1mol/(L.min)（2分） ②64 （2分） ③b （1分）（3）b（1分）

試題分析：（1）H₂SO₄在常溫下，很穩定不易分解，這是常識，所以a是錯誤的；反應Ⅰ中SO₂是還原劑，HI是還原產物，因此還原性SO₂＞HI，所以b不正確；將Ⅰ和Ⅱ分別乘以2和Ⅲ相加得：2H₂O==2H₂+O₂，所以c正確，d是錯誤的，答案選c。
（2）①因為 υ (H₂)="0." 1mol/1L/2min="0.05" mol·L^-1·min^-1，所以根據反應速率之比是相應的化學計量數之比可知，υ (HI)="2" υ (H₂)="0.1" mol·L^-1·min^-1。
②              2HI(g)==H₂(g)+I₂(g)
2     1     1
起始濃度/mol·L^－1   1     0     0
變化濃度/mol·L^－1： 0.2   0.1   0.1
平衡濃度/mol·L^－1： 0.8   0.1   0.1
所以該可逆反應的平衡常數K==64mol/L。
③如果開始時加入HI的量是用來的2倍，則建立的平衡狀態和原平衡狀態相比是等比破壞，因此HI、H₂、I₂的物質的量、平衡濃度都是原來的兩倍；但鉻組分的百分含量、體積分數、平衡常數都是不變的。由于開始時的濃度增大了，反應速率加快，達平衡的時間不可能是原來的兩倍，所以答案選b。
（3）水是弱電解質，存在電離平衡H₂O=H^＋＋OH^－，硫酸電離出的氫離子對水的電離是抑制作用，當鋅消耗了氫離子后，氫離子濃度降低，促進水的電離；如果加入硝酸鈉，則溶液洗相當于是硝酸溶液，此時不再生成氫氣；加入的亞硫酸氫鈉會和氫離子反應，降低氫離子濃度，反應速率降低；硫酸鈉的加入對反應速率是無影響的；加入硫酸銅后，鋅與置換出的Cu構成原電池，加快了反應速率，所以答案選b。
點評：該題是2010年山東卷28題，在能力方面考查了“能夠將實際問題分解，通過運用相關知識，采用分析、綜合的方法解決簡單化學問題的能力”、“能夠將分析解決問題的過程和成果用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達，并作出解釋的能力”。試題設置了考生比較陌生的情景——“硫——碘循環分解水制氫”，對考生的心理素質要求較高。