Question

【題目】氫能是一種極具發展潛力的清潔能源，硫碘循環制氫主要的熱化學方程式為：

Ⅰ.SO2(g)+2H2O(l)+I2(g)＝H2SO4 (l)+2HI(g) △H＝35.9 kJ/mol

Ⅱ.2H2SO4(l)＝2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l) △H＝470kJ/mol

Ⅲ.2HI(g)＝H2(g)+I2(g) △H＝14.9kJ/mol

（1）反應2H2(g)+ O2(g)＝2H2O(l)的△H＝ mol·L－1。

（2）反應Ⅰ在液相中發生稱為bensun反應，向水中加入1mol SO2和3mol I2，在不同溫度下恰好完全反應生成的n(SO42－)和n(Ix－)的變化見圖甲。

①Ix－中x＝ 。②溫度達到120℃時，該反應不發生的原因是 。

（3）反應Ⅲ是在圖乙中進行，其中的高分子膜只允許產物通過，高分子膜能使反應程度 ___ (填“增大”、“減小”或“不變”)，在該裝置中為了進一步增大達平衡時HI的分解率；不考慮溫度的影響，還可以采取的措施為 。

（4）圖丙是一種制備H2的方法，裝置中的MEA為允許質子通過的電解質膜。

①寫出陽極電極的反應式： 。

②電解產生的氫氣可以用鎂鋁合金(Mg17Al12)來儲存，合金吸氫后得到僅含一種金屬的氫化物(其中氫的質量分數為0.077)和一種金屬單質，該反應的化學方程式為 。

Answer 1

【答案】（1）-571.6

（2）①3 ②此溫度下碘單質、水、二氧化硫均為氣態，氣相中不發生反應

（3）增大 向裝置中通入氮氣(或其它“惰性”氣體)吹出產物

（4）①CH3OH + H2O－6e－＝CO2↑+6H+。② Mg17Al12+17H2＝17MgH2+12Al

【解析】

試題分析：（1）根據蓋斯定律，-(Ⅲ+Ⅱ+I)×2可得到反應2H2(g)+ O2(g)＝2H2O(l)，則△H＝-(14.9+470+35.9)×2mol·L－1= -571.6mol·L－1；

（2）①向水中加入1mol SO2和3mol I2，產物由圖甲可知n(SO42－)：n(Ix－)=1：2，結合原子守恒可得x=3； ②溫度達到120℃時，該反應不發生的原因是在此溫度下，碘單質、水、二氧化硫均為氣態，氣相中不發生反應；

（3）反應Ⅲ是在圖乙中進行，其中的高分子膜只允許產物通過，結合平衡移動原理，減小生成物可促進平衡正向移動，故此高分子膜能使反應程度增大，在該裝置中為了進一步增大達平衡時HI的分解率；除升高溫度外，還可以采取的措施為向裝置中通入氮氣(或其它“惰性”氣體)吹出產物；

（4） ①電解時陽極發生氧化反應，產物為CO2，電極的反應式為CH3OH + H2O－6e－＝CO2↑+6H+；

②Mg和Al形成的氫化物可能分別為MgH2、AlH3，其中MgH2中氫元素的質量分數為0.077，AlH3中氫元素的質量分數為0.1，故產物為MgH2，該反應的化學方程式為Mg17Al12+17H2＝17MgH2+12Al。