解题思路:(1)根据已知的反应来分析物质的性质,并利用氧化还原反应来分析氧化性的强弱,利用三个已知反应可得到分解水制氢气的反应来解答;
(2)由图可知,2min内H2物质的量的变化量,然后计算化学反应速率,再利用化学反应速率之比等于化学计量数之比来解答;利用三段法计算平衡时各物质的浓度,根据平衡常数的表达式来计算即可;利用浓度对化学平衡的影响来分析HI的平衡浓度、达到平衡的时间、平衡时H2的体积分数,但温度不变,平衡常数不变;
(3)根据氢离子浓度的变化来分析水的电离平衡移动,并利用原电池原理来分析反应速率加快的原因;
(4)根据热化学反应方程式计算生成1mol水放出的能量,再利用燃料电池释放228.8KJ电能来计算电池的能量转化率.
(1)因硫酸在常温下稳定,则反应Ⅲ常温下不发生,故a错;由反应Ⅰ可知,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,则还原性SO2>HI,即SO2的氧化性比HI的弱,故b错;
由反应Ⅰ×2+Ⅱ×2+Ⅲ可得到2H2O═2H2+O2,则该循环中消耗水,需要及时补充水,故c正确;循环过程中产生1molO2的同时产生2molH2,故d错;故答案为:c;
(2)由图可知2min内氢气的物质的量增加了0.1mol,则氢气的浓度为[0.1mol/1L]=0.1mol/L,用氢气表示的化学反应速率为[0.1mol/L/2mim]=0.05mol/(L.min),
由反应中的化学计量数可知v(HI)为0.05mol/(L.min)×2=0.1mol/(L.min);
2HI(g)
H2(g)+I2(g)
开始浓度 1molL 0 0
转化浓度 0.2mol/L 0.1mol/L 0.1mol/L
平衡浓度 0.8mol/L 0.1mol/L 0.1mol/L
则该温度下K1=
0.1mol/L×0.1mol/L
(0.8mol/L)2=[1/64],
又 2HI(g)
H2(g)+I2(g)与H2(g)+I2(g)
2HI(g)互为逆反应,则它们的化学平衡常数的乘积等于1,
即H2(g)+I2(g)
2HI(g)的化学平衡常数K=[1
K1=64,
对该反应,当温度不变开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则温度不变,K不变,故a错;物质的量为原来的2倍,该反应是反应前后气体体积相等的反应,
则反应体系中各物质的浓度都是原来的2倍,故b正确;物质的量增大,则化学反应速率先增大的快,后随浓度的减小,速率增大的程度变小,故c错;
由反应方程式及原来的量与后来的量成正比,则这两种情况下建立的平衡为等效平衡,即平衡时H2的体积分数相同,故d错;
故答案为:0.1mol/L.min;64;b;
(3)由水的电离平衡为H2O⇌H++OH-,则硫酸电离出的c(H+)对水的电离起抑制作用,当Zn消耗了H+,c(H+)减小,水的电离平衡向右移动;若加入NaNO3,溶液
具有硝酸的强氧化性,则不会生成氢气;加入NaHSO3会和H+反应,降低c(H+),则反应速率减慢;Na2SO4的加入,离子不参与反应,则对化学反应速率无影响;
加入CuSO4后,Zn与硫酸铜溶液反应置换出Cu,则构成原电池加快了化学反应速率,故答案为:向右;b;
(4)由2H2(g)+O2(g)═2H2O(I)△H=-572KJ.mol-1可知,生成1mol水时放出的热量为572KJ×
1/2]=286KJ,
则电池的能量转化率为为[228.8KJ/286KJ]×100%=80%,故答案为:80%.
点评:
本题考点: 物质的量或浓度随时间的变化曲线;氧化性、还原性强弱的比较;化学电源新型电池;化学反应速率的概念;化学平衡移动原理.
考点点评: 本题较复杂,考查的知识点多,注重了基础知识和基本技能的训练,同时体现新课程改革的指导思想,明确氧化还原反应、平衡移动、电化学的知识点是解答本题的关键.