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分解水制氢气的工业制法之一是硫——碘循环,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还原性比HI强

c.循环过程中需补充H2O         d.循环过程中产生1molO2的同时产生1molH2

(2)一定温度下,向2L密闭容器中加入1molHI(g),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)= _________ 。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数表达式为K=_______________________。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.平衡常数                    b.HI的平衡浓度 

c.达到平衡的时间              d.平衡时H2的体积分数

(3)SO2在一定条件下可氧化生成SO3,其主反应为:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) + Q,若此反应起始的物质的量相同,则下列关系图正确的是_________ (填序号)

 

实际工业生产使用的条件是:常压、____________________________________选择该条件的原因是__________________。

(4)实际生产用氨水吸收SO2生成亚硫酸的铵盐。现取a克该铵盐,若将其中的SO2全部反应出来,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为______________。

 

【答案】

(1)bc(2分)

(2)0.05mol·L1·min1;b (各1分)

(3)bd;五氧化二钒、500℃;加快反应速度。(共5分) 

(4)a/116×18.4~a/198×18.4 (2分)

【解析】

试题分析:(1)a.反应III2H2SO4 → 2SO2+O2+2H2O是分解反应,要在高温下进行。b.根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性,故反应I中SO2还原性比HI强,正确。c.水在循环过程中始终消耗,故需补充H2O,正确。d.根据电子守恒,循环过程中产生1molO2转移4mol电子,同时产生2molH2,错误。故选bc。

(2)根据平均反应速率v(HI)=2v(H2)=2*0.1/(2*2 )= 0.05mol·L1·min。该温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数表达式为K=。相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,根据反应前后体积不变这个特点可知与原平衡是等效平衡,则HI的平衡浓度是原来的2倍,而平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数也不变,平衡时H2的体积分数相同。

(3)根据反应2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g) + Q的特点,正反应体积减小,放热反应,故关系图正确的是bd。实际工业生产还要根据设备的成本,反应速率及催化剂的适宜温度综合考虑故使用的条件是:常压、五氧化二钒、500℃;选择该条件的原因是加快反应速度。

(4)亚硫酸的铵盐正盐和酸式盐两种情况。若a克分别是两种铵盐时,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积设为v,则

(NH4)2SO3  -----H2SO4   2NH4HSO3----H2SO4

a/116         a/116     a/99        a/198

v=a/116×18.4                 v=a/198×18.4,应加入18.4 mol/L的硫酸溶液的体积范围为a/198×18.4----a/116×18.4。

考点:本题考查化学平衡状态,化学平衡常数,反应速率计算,用极值法解决化学计算。

 

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?烟台模拟)氯化钠、乙烯是化学工业的重要原料.
(1)工业上由NaCl制Na的化学方程式为
2NaCl
 电解 
.
熔融
2Na+Cl2
2NaCl
 电解 
.
熔融
2Na+Cl2
;实验室中金属钠应保存在盛有
煤油
煤油
的广口瓶中;若将一小块钠长期暴露在空气中,最终钠将转化为
Na2CO3
Na2CO3

(2)如图为电解食盐水与乙烯和Cl2加成制l,2-=氯乙烷的联合装置示意图:

在该装置中,
B
B
为原电池(填“A”或“B”)提供电能,其负极的电极反应式为
C2H4+2Cl-+2e-=CH2ClCH2Cl
C2H4+2Cl-+2e-=CH2ClCH2Cl
.在A装置中,阳离子交换膜的作用是
传导钠离子、氢离子形成闭合回路,防止氢气和氯气及氯气和氢氧化钠接触而发生副反应
传导钠离子、氢离子形成闭合回路,防止氢气和氯气及氯气和氢氧化钠接触而发生副反应

(3)常温下,NaHCO3溶液中存在的质子守恒关系式为:c(OH-)+
c(CO32-
c(CO32-
=c(H+)+c(H2CO3);
加热0.5mol?L-1NaHCO3溶液,使NaHCO380%分解,然后恢复至室温.假设反应前后溶液的体积不变,则反应后的溶液中c(CO2-3)+c(HCO3+c(H2CO3)=
0.3
0.3
_mol?L-1

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科目:高中化学 来源: 题型:

(15分)工业上为了使原料和能量得到充分的利用,常常采用循环操作。

    Ⅰ、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解水制氢。

MnFe2O4的制备:

   

 

开始沉淀

完全沉淀

Fe3+

2.7

3.7

Mn2+

8.3

10.4

 

已知Fe3+、Mn2+沉淀的pH如右表所示。

   (1)此工艺中理论上投入原料Fe(NO3)3和Mn(NO3)2的物质

的量之比应为 __________。

   (2)控制pH的操作中m的值为        。

Ⅱ、用MnFe2O4热化学循环制取氢气:

(3)由上可知,表示H2燃烧热的热化学方程式是__________________________。

(4)该热化学循环制取氢气的优点是_______________(填字母编号)。

A.过程简单、无污染    

B.物料可循环使用

C.氧气和氢气在不同步骤生成,安全且易分离

Ⅲ、工业上可用H2、HCl在一定条件下通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。

   (5)上图中,假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率和反应②中H2的利用率均为75%。则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比是___________________。

 

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科目:高中化学 来源:2009-2010学年银川二中高三模拟(二)试题理综化学 题型:填空题

【化学选修2:化学与技术(15)

工业上为了使原料和能量得到充分的利用,常常采用循环操作。

I、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解水制氢。MnFe2O4的制备:

已知Fe3+、Mn2+沉淀的pH如右表所示。

 

开始沉淀

完全沉淀

Fe3+

2.7

4.2

Mn2+

8.3

10.4

(1)此工艺中理论上投入原料Fe(NO3)3和Mn(NO3)2的物质的量之比应为       

(2)控制pH的操作中m的值为       

II、用MnFe2O4热化学循环制取氢气:

(3)由上可知,H2燃烧的热化学方程式是                           

(4)该热化学循环制取氢气的优点是           (填字母编号)。

A.过程简单、无污染                          B.物料可循环使用

C.氧气和氢气在不同步骤生成,安全且易分离

III、工业上可用H2、HCl通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。

      

反应①

反应②:

(5)上图中,假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率和反应②中H2的利用率均为75%。则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比是            

 

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科目:高中化学 来源:重庆市2010届高三下学期5月月考(理综化学部分) 题型:填空题

(15分)工业上为了使原料和能量得到充分的利用,常常采用循环操作。

    Ⅰ、利用热化学循环制氢能缓解能源矛盾。最近研究发现,复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解水制氢。

MnFe2O4的制备:

   

 

开始沉淀

完全沉淀

Fe3+

2.7

3.7

Mn2+

8.3

10.4

 

已知Fe3+、Mn2+沉淀的pH如右表所示。

   (1)此工艺中理论上投入原料Fe(NO3)3和Mn(NO3)2的物质

的量之比应为 __________。

   (2)控制pH的操作中m的值为         。

Ⅱ、用MnFe2O4热化学循环制取氢气:

(3)由上可知,表示H2燃烧热的热化学方程式是__________________________ 。

(4)该热化学循环制取氢气的优点是_______________(填字母编号)。

A.过程简单、无污染     

B.物料可循环使用

C.氧气和氢气在不同步骤生成,安全且易分离

Ⅲ、工业上可用H2、HCl在一定条件下通过下图的循环流程制取太阳能材料高纯硅。

   (5)上图中,假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率和反应②中H2的利用率均为75%。则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比是___________________。

 

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