Question

硫-碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ.SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI
Ⅱ.2HIH₂↑+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H₂O
d.循环过程中产生1 mol O₂的同时产生1 mol H₂
(2)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H₂的物质的量随时间的变化如图所示。

①0～2 min内的平均反应速率v(HI)=          。
②相同温度下，若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍，则       是原来的2倍。
a.HI的平衡浓度
b.达到平衡的时间
c.平衡时H₂的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H₂，若加入少量下列固体试剂中的     ，产生H₂的速率将增大。
a.NaNO₃         b.CuSO₄        c.Na₂SO₄        d.NaHSO₃

Answer 1

(1)c   (2)①0.1 mol·L^－1·min^－1 ②a   (3)b

(1)根据题意可知，因为是分解水制取H₂的反应，所以应不断补充水，产生2 mol H₂时，生成1 mol O₂，c对、d错；硫酸常温不分解，a错；反应Ⅰ中SO₂为还原剂，HI为还原产物，还原性SO₂>HI，b错。
(2)①2 min时H₂的平衡浓度为0.1 mol·L^－1，H₂的平均反应速率为
0.1 mol·L^－1/2 min="0.05" mol·L^－1·min^－1，v(HI)=2v(H₂)="0.05" mol·L^-1·min^-1×2="0.1" mol·L^-1·min^-1。
②2HIH₂＋I₂为反应前后气体体积不变的反应，在恒容容器中发生反应，HI的物质的量增加为原来的2倍，平衡不移动，但是反应速率加快，反应时间缩短，达到平衡时各组分浓度为原来的2倍，而体积分数不变。
(3)根据反应Zn＋2H^＋=Zn^2＋＋H₂↑可知，增大反应速率，只要增大H^＋浓度即可，NaHSO₃与H^＋反应，H^＋浓度减小，反应速率减小；Na₂SO₄对反应速率没影响；NaNO₃与H^＋结合会生成HNO₃，反应不产生H₂；只有CuSO₄合适，Zn＋Cu^2＋=Cu＋Zn²⁺，Zn与生成的Cu形成原电池，反应速率加快。