近年來,研究人員提出利用含硫物質熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉化與儲存,過程如圖:
(1)反應I由兩步反應完成:
a.H2SO4(l)?SO3(g)+H2O(g)△H1=+177kJ/mol
b.2SO3(g)?2SO2(g)+O2(g)△H2=+197kJ/mol
①請寫出反應I的熱化學反應方程式:
2H2SO4(l)?2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)△H=+551kJ?mol?1
2H2SO4(l)?2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)△H=+551kJ?mol?1
。
②硫酸工業(yè)中可通過反應b的逆反應合成SO3,下表列出了不同溫度、壓強下SO2的平衡轉化率:
溫度/℃ |
SO2的平衡轉化率/% |
0.1MPa |
0.5MPa |
1MPa |
5MPa |
10MPa |
450 |
97.5 |
98.9 |
99.2 |
99.6 |
99.7 |
550 |
85.6 |
92.9 |
94.9 |
97.7 |
98.3 |
在實際生產中,選定溫度為400~500℃的原因是
在此溫度下催化劑的活性較高
在此溫度下催化劑的活性較高
;選定壓強為常壓的原因是
常壓下,SO2的轉化率已經很高,若采用高壓,SO2轉化率增大程度較小,但生產成本增大,若采用低壓,SO2的轉化率較小
常壓下,SO2的轉化率已經很高,若采用高壓,SO2轉化率增大程度較小,但生產成本增大,若采用低壓,SO2的轉化率較小
。
(2)I
-可以作為水溶液中SO
2歧化反應(反應Ⅱ)的催化劑,催化歷程如下:
i.SO
2+4I
-+4H
+═S↓+2I
2+2H
2O
ii.
I2+2H2O+SO2═SO42-+2I-+4H+
I2+2H2O+SO2═SO42-+2I-+4H+
。
某實驗小組為探究i、ii反應速率與SO
2歧化反應速率的關系,進行如下實驗:分別將18mLSO
2飽和溶液加入到2mL下列試劑中,密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知:I
2易溶解在KI溶液中)
|
A |
B |
C |
D |
試劑組成 |
0.4mol/LKI |
0.4mol/LKI 0.2mol/LH2SO4 |
0.2mol/LH2SO4 |
0.2mol/LKI amolI2 |
實驗現(xiàn)象 |
溶液變黃,一段時間后出現(xiàn)渾濁 |
溶液變黃,出現(xiàn)渾濁較A快 |
無明顯現(xiàn)象 |
溶液由棕褐色很快褪色成黃色,出現(xiàn)渾濁較A快 |
①請補全反應ii。
②比較A、B、C,可得出的結論是:
I?為SO2歧化反應的催化劑,氫離子單獨存在時不具有催化作用,但氫離子可加快反應速率
I?為SO2歧化反應的催化劑,氫離子單獨存在時不具有催化作用,但氫離子可加快反應速率
。
③D是A的對比實驗,則a=
0.002
0.002
。
④實驗表明,SO
2的歧化反應速率D>A,則反應速率:i
<
<
ii(填“>”、“=”或“<”)。