Question

19．硫-碘循環分解水制氫主要涉及下列反應：
ⅠSO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI
Ⅱ2HI?H₂+I₂（g）
Ⅲ2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂O
（1）分析上述反應，下列判斷正確的是C．
A．反應Ⅲ易在常溫下進行
B．反應Ⅰ中SO₂氧化性比HI強
C．循環過程需補充H₂O
D．循環過程產生1molO₂的同時產生1molH₂
（2）在一定條件下，體積不變的密閉容器中，能說明反應Ⅱ達到化學平衡狀態的是A．
A．混合氣體的顏色不再變化
B．混合氣體的密度不再改變
C．反應混合物中各組分物質的濃度相等
D．H₂、HI、I₂三種物質的反應速率之比為1：2：1
E．容器中氣體壓強不變
（3）一定溫度下，向1L密閉容器中加入1molHI（g），發生反應Ⅱ，H₂物質的量隨時間的變化如圖所示．
①0～2min內的平均反應速率v（HI）=0.1mol/（L．min）．
②下列關于化學反應速率的說法正確的是C．
A．對任何化學反應來說，反應速率越大，反應現象就越明顯
B．化學反應速率常用單位時間內任何一種反應物物質的量的減小或生成物物質的量的增加來表示
C．在一定條件下，可逆反應達到化學平衡狀態時，正、逆反應的速率不再改變
D．增大反應物的濃度、降低反應的溫度都能增大反應速率
③A點的逆反應速率v_逆（H₂）小于B點的正反應速率v_正（H₂）（填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）A．硫酸常溫下，不易分解；
B．反應中二氧化硫表現還原性，氧化性比HI強；
C．1molSO₂消耗2molH₂O生成1molH₂SO₄，1molH₂SO₄分解生成1molSO₂與1molH₂O；
D．由Ⅲ可知產生lmolO₂的同時產生2molSO₂，由I可知2molSO₂生成4molHI，由Ⅱ可知4molHI分解生成2mol H₂；
（2）可逆反應達到平衡狀態，一定滿足正逆反應速率相等，各組分的濃度不再變化；該反應的特點為：一是可逆反應；二是反應前后氣體體積不相等；根據氣體壓強之比等于氣體物質的量之比推斷，該反應在整個反應過程中總壓強是不變化的；
（3）①由圖可知，2min內H₂物質的量的變化量，然后計算化學反應速率，再利用化學反應速率之比等于化學計量數之比來解答；
②A、反應速率與反應現象沒有直接關系；
B、化學反應速率是用單位時間內濃度的變化量來表示的；
C、在一定條件下，可逆反應達到化學平衡狀態時，正、逆反應的速率相等；
D、增大濃度能使反應速率加快，降低反應的溫度則減小反應速率；
③B點反應向正反應方向移動，所以正反應速率v_正（H₂）在減小，又A點為平衡點，逆反應速率v_逆（H₂）=v_正（H₂），據此分析．

解答 解：（1）A．硫酸常溫下溫度，不易分解，故A錯誤；
B．反應中二氧化硫表現還原性，還原性比HI強，碘單質氧化性大于二氧化硫，故B錯誤；
C．1molSO₂消耗2molH₂O生成1molH₂SO₄，1molH₂SO₄分解生成1molSO₂與1molH₂O，循環中水的量減少，故應補充水，故C正確；
D．由Ⅲ可知產生lmolO₂的同時產生2molSO₂，由I可知2molSO₂生成4molHI，由Ⅱ可知4molHI分解生成2mol H₂，即循環過程中產生l mol O₂的同時產生2mol H₂，故D錯誤；
故答案為：C；
（2）反應Ⅱ為2HI?H₂+I₂
A．混合氣體的顏色不再變化，說明物質濃度不變，反應達到平衡狀態，故A正確；
B．反應前后氣體質量和體積不變，混合氣體的密度始終不改變，不能說明反應達到平衡狀態，故B錯誤；
C．物質濃度和起始量、變化量有關，反應混合物中各組分物質的濃度相等不能說明反應達到平衡狀態，故C錯誤；
D．H₂、HI、I₂三種物質的反應速率之比為1：2：1，只能說明該反應的正反應速率之比，但不能說明正逆反應速率相同，故D錯誤；
E．反應前后氣體體積不變，壓強始終不變，容器中氣體壓強不變不能說明反應達到平衡狀態，故E錯誤．
故答案為：A；
（3）①由圖可知2min內氫氣的物質的量增加了0.1mol，則氫氣的濃度為$\frac{0.1mol}{1L}$=0.1mol/L，用氫氣表示的化學反應速率為$\frac{0.1mol/L}{2min}$=0.05mol/（L．min），
由反應中的化學計量數可知v（HI）=0.05mol/（L．min）×2=0.1mol/（L．min），
故答案為：0.1mol/（L．min）；
②A、反應速率快的現象不一定明顯，如NaOH與HCl的反應，反應速率慢的現象可能明顯，如鐵生銹，故A錯誤；
B、化學反應速率常用單位時間內任何一種反應物物質的量濃度的減小或生成物物質的量濃度的增加來表示，故B錯誤；
C、在一定條件下，可逆反應達到化學平衡狀態時，正、逆反應的速率相等，所以不再改變，故C正確；
D、增大濃度使活化分子數目增多則能使反應速率加快，降低溫度使活化分子百分數減小，則能使反應速率減慢，故D錯誤；
故答案為：C；
③B點反應向正反應方向移動，所以正反應速率v_正（H₂）在減小，所以A點的正反應速率v_正（H₂）小于B點的正反應速率v_正（H₂），又A點為平衡點，逆反應速率v_逆（H₂）=v_正（H₂），即A點的逆反應速率v_逆（H₂）小于B點的正反應速率v_正（H₂），故答案為：小于．

點評 本題主要考查了反應方程式的分析及計算，反應平衡圖象，化學平衡標志、化學平衡和反應速率影響因素的分析應用，難度中等．對于圖象，要看清圖象的含義、拐點、平衡點，結合平衡移動規律進行判斷．