碘硫化学循环原理如图一所示．（1）写出反应③的化学方程式，一定温度下，向2L密闭容器中加入2molHI（g），测得n（H2）随时间的变化如图二所示，则该温度下该反应的平衡常数K=．

Question

碘硫化学循环原理如图一所示．

（1）写出反应③的化学方程式___，一定温度下，向2L密闭容器中加入2mol HI（g），测得n （H₂）随时间的变化如图二所示，则该温度下该反应的平衡常数K=___．
（2）写出反应①的化学方程式___，其中SO₂体现的是___性．
（3）综合①②③三个反应，可看出该化学循环是为了制备某种能源气体，该气体的化学式是___．
（4）氧缺位铁酸铜（CuFe₂O_4-δ）是反应②的良好的催化剂．实验室用如下方法制得：
I．在Fe（NO₃）₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入一定量KOH溶液，加热
II． 调节pH并连续搅拌24小时
III．过滤、干燥获得铁酸铜（CuFe₂O₄）
Ⅳ．在氮气保护下、1 223K时煅烧CuFe₂O₄，得到CuFe₂O_3.86
①写出制备得到CuFe₂O₄的化学方程式___
②研究发现：

温度	元素存在形式
1 200-1 350K	Fe3+部分转变为Fe2+

计算CuFe₂O_3.86中Fe³⁺与Fe²⁺的质量百分含量之比为___．
（5）由于该循环中H₂SO₄ 与HI发生副反应造成反应器堵塞，因此有科学家用图三所示原理进行反应．写出阳极的电极反应式___．请用文字说明在N极能够获得所需物质的原因是___．

Answer 1

（1）由图可知碘化氢分解生成单质碘和氢气，其反应的方程式为：2HI⇌H₂+I₂；
             2HI⇌H₂+I₂
起始（mol/L）：1       0    0
转化（mol/L）：0.2    0.1   0.1
平衡（mol/L）：0.8    0.1   0.1
则K=(c(H2)c(I2))/(c2(HI))=(0.1×0.1)/(0．82)=(1)/(64)；
故答案为：2HI⇌H₂+I₂；(1)/(64)；
（2）反应①为二氧化硫与单质碘反应生成HI和硫酸，反应的方程式为：I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄，反应中S元素的化合价升高，则二氧化硫被氧化作还原剂，体现还原性；
故答案为：I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄；还原；
（3）二氧化硫和水、碘单质发生反应生成硫酸、氢碘酸，而碘化氢分解生成碘和氢气，所以该反应释放的能源气体为氢气，故答案为：H₂；
（4）①Fe（NO₃）₃和Cu（NO₃）₂混合溶液中加入一定量KOH溶液反应生成CuFe₂O₄和KNO₃，其反应的方程式为2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O，
故答案为：2Fe（NO₃）₃+Cu（NO₃）₂+8KOH=CuFe₂O₄+8KNO₃+4H₂O；
②设CuFe₂O_3.86中Fe³⁺个数为x，Fe²⁺的个数为y，
由化合价的代数和为零得：2+3x+2y+（-2）×3.86=0，x+y=2，
则解得：(x)/(y)=43：7，所以CuFe₂O_3.86中Fe³⁺与Fe²⁺的质量百分含量之比为 43：7；
故答案为：43：7；
（5）电解时二氧化硫在阳极失电子生成硫酸，其电极方程式为：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-；碘单质在N极得电子生成碘离子，M极附近产生的H⁺通过质子交换膜移动到N极附近，碘离子与氢离子结合形成HI，
故答案为：SO₂+2H₂O-2e^-=4H⁺+SO₄^2-；M极附近产生的H⁺通过质子交换膜移动到N极附近，与I₂失电子后得到的I^-形成HI溶液．