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  • 1. (2020·柯桥模拟) 研究含硫物质的循环,是能源开发和利用的重要途径之一。

    1. (1) 研究人员利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储,过程如下:

       

      ①反应Ⅰ:2H2SO4(l) =2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ•mol -1

      反应Ⅲ:S(s)+O2(g) = SO2(g) ΔH3=-297 kJ•mol -1

      反应Ⅱ的热化学方程式为

      ②对于反应Ⅱ,将投料比【n(SO2):n(H2O)】为 3:2 的混合气体充入恒容的密闭容器中, 在不同压强下,H2SO4 在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如下图 1 所示。下列说法不正确的是

       图 1

      A.p2>p 1 , 反应Ⅱ的ΔS < 0

      B.使用合适催化剂可以提高 H2SO4 在平衡体系中物质的量分数

      C.其他条件相同时,投料比【n(SO2):n(H2O)】改变为 2:1,可提高 SO2 的平衡转化率

      D. 当容器内气体的密度不变时,可判断反应达到平衡状态

      E. 温度升高,有利于反应速率加快,SO2 的平衡转化率提高,K 值变小

    2. (2) “硫碘循环”法是分解水制氢气的研究热点,涉及下列三个反应:

      反应A:SO2(g) + I2(aq) + 2H2O(l) = 2HI(aq) + H2SO4(aq)

      反应B:2HI(g)  H2(g) + I2(g)

      反应C:2H2SO4(g)  2H2O(g) + 2SO2(g) + O2(g)

      某温度下将 1mol HI 充入密闭容器中发生反应B,达到第 1 次平衡后,用选择性膜完全分离出 H2 , 达到第 2 次平衡后再次分离H2 , 重复多次,平衡时 n(HI)如下表:

      达到平衡的次数

      第 1 次

      第 2 次

      第 3 次

      第 4 次

      第 5 次

      ……

      n(HI)/mol

      0.78

      0.67

      0.60

      0.55

      0.51

      ……

      归纳出分离 H2 的次数对 HI 转化率的影响。第 2 次平衡时 I2 的物质的量为 n(I2)=mol

    3. (3) 反应 A 发生时,溶液中同时存在以下化学平衡: I2(aq) + I(aq) I3- (aq),其反应速率极快且平衡常数很大。现将 1mol SO2 缓缓通入含 1 mol I2 的水溶液中恰好完全反应。请在图 2 中画出溶液中I3- 的物质的量 n( I3- )随反应时间 t 变化的曲线图。

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