热化学循环分解水制氢是未来理想的制氢方法之一,其中硫碘循环(SI循环)是目前最有前景和研究最多的一个热化学循环。SI循环的三个反应如下。
反应Ⅰ(Bunsen反应):SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)⇌2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH1=akJ/mol
反应Ⅱ:2HI(aq)⇌H2(g)+I2(s) ΔH2=bkJ/mol
反应Ⅲ:2H2SO4(aq)⇌2H2O(l)+2SO2(g)+O2(g) ΔH2=ckJ/mol
请回答下列问题:
(1)SI循环制氢的总反应为2H2O(l)⇌2H2(g)+O2(g),则其ΔH=2a+2b+c2a+2b+ckJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)科研团队研究了温度和压强对反应Ⅰ(Bunsen反应)达到平衡时n(SO2)的影响如图所示,则p1<<p2(填“>”“<”或“=”)。
(3)为了促进HI的分解,某科研团队设计了两种选择性膜反应器,其示意图如下。已知:HI的分解在反应区内进行,膜可以对产物进行选择性释放。反应区内通过控制使压强恒定为100kPa.反应开始时,投料均为1mol的HI气体。膜反应器1中氢气的渗透速率为3.1×10-8 mol/(s•Pa)。反应区内的部分实验数据显示在下表中。请填写下表中空格。

反应器示意图 | 无膜反应器 | 膜反应器1 | 膜反应器2 |
![]() |
![]() |
||
物质 | HI | H2 | |
80 s后的平衡物质的量/mol | 0.78 | ② 0.012 0.012 |
|
HI平衡分解率 | ①a1= 22% 22% |
a2=52% | ③a3 > > a2(填“>”“<”或“=”) |

反应过程①:
Mg2SiO4+4HI=2MgI2+2H2O+SiO2
Mg2SiO4+4HI=2MgI2+2H2O+SiO2
。水解反应③:
2MgI2+3H2O Mg2(OH)3I↓+3HI↑
△
2MgI2+3H2O Mg2(OH)3I↓+3HI↑
。 △
【答案】2a+2b+c;<;0.012;22%;>;Mg2SiO4+4HI=2MgI2+2H2O+SiO2;2MgI2+3H2O Mg2(OH)3I↓+3HI↑
△
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:11引用:2难度:0.7
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b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
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