Question

17．将水分解制得氢气的一种工业方法是“硫-碘循环法”，依次涉及下列三步反应：
I．SO₂+2H₂O+I₂→H₂SO₄+2HI    
II．2HI（g）?H₂（g）+I₂（g）
III．2H₂SO₄→2SO₂+O₂+2H₂O
（1）一定温度下，向5L恒容密闭容器中加入1molHI，发生反应II，H₂物质的量随时间的变化如图所示．0～2min内的平均反应速率v（HI）=0.02moL/（L•min）．相同温度下，若起始加入的HI改为2mol，反应达平衡时H₂的量为0.2mol．
（2）分析上述反应，下列判断错误的是b（填写选项编号，只有一个正确选项）．
a．三步反应均为氧化还原反应
b．循环过程中产生1molH₂，同时产生1molO₂
c．在整个分解水的过程中SO₂和I₂相当于催化剂．

Answer 1

分析 （1）由图可知，平衡时氢气的物质的量为0.1mol，根据方程式计算参加反应的HI的物质的量，可计算v（HI），相同温度下，若起始加入的HI改为2mol，相当于增大压强，平衡不移动，反应达平衡时H₂的量为原平衡的2倍；
（2）总反应为2H₂O$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂+O₂，整个分解水的过程中SO₂和I₂相当于催化剂．

解答 解：（1）方程式为2HI（g）?H₂（g）+I₂（g），平衡时氢气的物质的量为0.1mol，则消耗0.2molHI，0～2min内的平均反应速率v（HI）=$\frac{\frac{0.2mol}{5L}}{2min}$=0.02moL/（L•min），
相同温度下，若起始加入的HI改为2mol，相当于增大压强，平衡不移动，反应达平衡时H₂的量为原平衡的2倍，应为0.2mol，
故答案为：0.02moL/（L•min）；0.2；
（2）a．三步反应都涉及到单质，存在元素化合价的变化，均为氧化还原反应，故a正确；
b．总反应为2H₂O$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂+O₂，循环过程中产生1molH₂，同时产生0.5molO₂，故b错误；
c．将Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ×$\frac{1}{2}$可得H₂O$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$H₂+$\frac{1}{2}$O₂，在整个分解水的过程中SO₂和I₂相当于催化剂，故c正确．
故答案为：b．

点评 本题综合考查物质的量随时间的变化曲线，为高频考点，侧重考查学生的分析能力，难度中等，是对基础知识的综合利用，注意对知识的全面掌握，注意把握反应原理的分析．