Question

【題目】黨的十九大報告提出“加快生態文明體制改革，建設美麗中國”，發展清潔能源對建設美麗中國具有重要意義。氫能是一種高效清潔、極具發展潛力的能源。

（1）以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環分解水是一種高效、無污染的制氫方法。其反應過程如圖1所示：

①反應Ⅰ的離子方程式是______________________________________________；反應Ⅰ得到的產物用I2進行分離，該產物的溶液在過量I2的存在下會分成兩層：含低濃度I2的H2SO4層和含高濃度I2的HI層。經離子濃度檢測，H2SO4溶液層中c（H+）：c（SO42-）=2.06：1，其比值大于2的原因是 _______________________ 。

②反應Ⅱ：2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+ 2H2O（g）△H = +550kJmo1-1，它由兩步反應組成：ⅰ．H2SO4（l）=SO3（g）+ H2O（g）△H = +177kJmo1-1，ⅱ．SO3（g）分解，寫出SO3（g）分解的熱化學方程式 ______________________________。

（2）工業上利用反應C（s）+2H2O（g） CO2（g）+2H2（g） △H＞0 也可制備氫氣。一定條件下，將C（s）和H2O（g）分別加入甲、乙兩個密閉容器發生反應，其相關數據如表所示：

容器	容積/L	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol
			C（s）	H2O（g）	H2（g）
甲	2	T1	2	4	3.2
乙	1	T2	1	2	1.2

①T1℃時，該反應的平衡常數K= ______ ；T1 ______ T2（填“＞”、“=”或“＜”）；

②若乙容器中達到平衡所需時間為3min，則當反應進行到1.5min時，H2O（g）的物質的量濃度 ______（填選項字母）。

A．=1.4mol/L B．＜1.4mol/L C．＞1.4mol/L

（3）工業上還可采用電化學法利用H2S廢氣制取氫氣，該法制氫過程的示意圖如圖所示，

①反應池中反應物的流向采用氣、液逆流方式，其目的是____________________；

②反應池中發生反應后的溶液進入電解池，電解總反應的離子方程式為_____________。

Answer 1

【答案】 SO2+2H2O+I2=SO42-+2I-+4H+ 硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子 2SO3（g） 2SO2（g）+O2（g）△H = +196kJmol-1 12.8 ＞ B 采用氣、液逆流方式的目的是增大反應物接觸面積，使反應更充分 2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑

【解析】（1）①反應Ⅰ中二氧化硫和碘水反應生成硫酸和氫碘酸，該反應的的離子方程式是SO2+2H2O+I2=SO42-+2I-+4H+；反應Ⅰ得到的產物用I2進行分離，該產物的溶液在過量I2的存在下會分成兩層：含低濃度I2的H2SO4層和含高濃度I2的HI層。經離子濃度檢測，H2SO4溶液層中c（H+）：c（SO42-）=2.06：1，其比值大于2的原因是：硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子。

②反應Ⅱ：2H2SO4（l）= 2SO2（g）+O2（g）+ 2H2O（g）△H = +550kJmo1-1，它由兩步反應組成：ⅰ．H2SO4（l）= SO3（g）+ H2O（g）△H = +177kJmo1-1，ⅱ．SO3（g）分解。根據蓋斯定律，由（II-ⅰ）可得SO3（g）分解的熱化學方程式2SO3（g） 2SO2（g）+O2（g）△H = +196kJmol-1 。

（2）①T1℃時，甲容器中，氫氣的變化量為3.2mol，則水和二氧化碳的變化量為3.2mol和1.6mol，H2O（g）、 CO2（g）、H2（g）的平衡量分別為0.8mol、1.6mol、3.2mol，H2O（g）、 CO2（g）、H2（g）的平衡濃度分別為0.4mol/L、0.8mol/L、1.6mol/L，該反應的平衡常數K=；T2℃時，乙容器中，H2O（g）、 CO2（g）、H2（g）的平衡濃度分別為0.8mol/L、0.6mol/L、1.2mol/L，平衡常數K=，由于該反應為吸熱反應，溫度越高平衡常數越大，所以T1 ＞T2；

②若乙容器中達到平衡所需時間為3min，平衡時，H2O（g）的變化量等于1.2mol，因為濃度越大化學反應速率越快，所以當反應進行到1.5min時，H2O（g）的變化量大于0.6mol，所以此時H2O（g）的物質的量濃度小于1.4mol/L，選B。

（3）①反應池中反應物的流向采用氣、液逆流方式，其目的是采用氣、液逆流方式的目的是增大反應物接觸面積，使反應更充分；

②由圖中信息可知，反應池中發生2Fe3＋＋H2S=S↓+2Fe2＋＋2H＋，反應后的溶液進入電解池，陽極上Fe2＋被氧化為Fe3＋，陰極上H＋被還原為H2，電解總反應的離子方程式為2Fe2＋＋2H＋2Fe3＋＋H2↑。