化学反应原理在科研和生产中有广泛应用（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应TaS2（s）+2I2（g）═TaI4（g）+S2（g）△H＞0（I）反应（I）的平衡常数表达式K=c(TaI4)c(S2)c2(I2)

Question

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用

（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS₂晶体，发生如下反应
TaS₂（s）+2I₂（g）═TaI₄（g）+S₂（g）△H＞0 （I）
反应（I）的平衡常数表达式K=

(c(TaI4)c(S2))/(c2(I2))

(c(TaI4)c(S2))/(c2(I2))

，若K=1，向某恒容密闭容器中加入1mol I₂（g）和足量TaS₂（s），I₂（g）的平衡转化率为______（列式计算）
（2）如图1所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T₂的一端放入未提纯的TaS₂粉末和少量I₂（g），一段时间后，在温度为T₁的一端得到了纯净的TaS₂晶体，则温度T₁______T₂（填“＞”“＜”或“=”）．上述反应体系中循环使用的物质是______．
（3）硫-碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ．SO₂+2H₂O+I₂═H₂SO₄+2HI
Ⅱ.2HI⇌H₂+I₂
Ⅲ.2H₂SO₄═2SO₂+O₂+2H₂O
①分析上述反应，下列判断不正确的是______
a．反应Ⅲ在常温下难以进行       b．反应Ⅰ中SO₂的还原性比HI强
c．循环过程中需补充H₂SO₄       d．循环过程中产生1mol O₂的同时产生1mol H₂
②一定温度下，向1L密闭容器中加入1mol HI（g），发生反应Ⅱ，H₂物质的量随时间的变化如图2所示．0～2min内的平均反应速率v（HI）=______；相同温度下，若开始加入HI（g）的物质的量是原来的2倍，则b______是原来的2倍．
a．平衡常数          b．HI的平衡浓度
c．达到平衡的时间    d．平衡时H₂的体积分数
（4）以H₂为燃料可制成氢氧燃料电池．
已知  2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（I）△H=-572KJ•mol^-1某氢氧燃料电池释放228.8KJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为______．

Answer 1

（1）根据题意反应（Ⅰ）的平衡常数表达式K=(c(TaI4)c(S2))/(c2(I2))；
若K=1，设 I₂的平衡转化率为x，则参加反应的为xmol，平衡时生成TaI₄和S₂各0.5xmol，剩余I₂为（1-x）mol，
根据K=(c(TaI4)c(S2))/(c2(I2))=(0.5x×0.5x)/((1−x)2)=1，
解之得：x=66.7%，
故答案为：(c(TaI4)c(S2))/(c2(I2))；66.7%；
（2）由所给方程式可知该反应为吸热反应，通过题意温度T₂端利于反应正向进行，为高温，温度T₁端利于反应向左进行，为低温，所以T₁＜T₂，I₂是可以循环使用的物质；故答案为：＜；I₂；
（3）①因硫酸在常温下稳定，则反应Ⅲ常温下不发生，故a正确；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正确；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错误；循环过程中产生1molO₂的同时产生2molH₂，故d错；故答案为：c、d；
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）；
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；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%．