题目

题型：江苏高考真题难度：来源：

利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一.某研究小组设计了如图所示的循环系统实现光分解水制氢，反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供,反应体系中I₂和Fe²⁺等可循环使用。
(1)写出电解池A、电解池B和光催化反应池中反应的离子方程式__________________
(2)若电解池A中生成3.36LH₂(标准状况)，试计算电解池B中生成Fe²⁺的物质的量
(3)若循环系统处于稳定工作状态时，电解池A 中流入和流出的HI浓度分别为a mol·L^-1和b mol·L^-1，光催化反应生成Fe³⁺的速率为c mol·min^-1，循环系统中溶液的流量为Q(流量为单位时间内流过的溶液体积)。试用含所给字母的代数式表示溶液的流量Q。

答案

(1)电解池A：2H⁺+2I^-H₂↑+I₂；电解池B：4Fe³⁺+2H₂OO₂↑+4H⁺+4Fe²⁺；光催化反应池：
2Fe²⁺+I₂2Fe³⁺+2I^- （2）n(H₂)=，
转移电子的物质的量为n(e^-)=2n(H₂)=0.150mol×2=0.300mol
因为电解池A、B是串联电解池，电路中转移的电子数目相等。
所以，n(Fe²⁺)=n(e^-)=0.300mol
答：电解池B中生成Fe²⁺的物质的量为0.300mol。
(3)根据化学反应2Fe²⁺+I₂2Fe³⁺+2I^-
光催化反应生成I^-的速率(I^-)=(Fe³⁺)=c mol·min^-1
电解池A中消耗I^-的速率应等于光催化反应池中生成I^-的速率
a mol·L^-1×Q=b mol·L^-1×Q=c mol·min^-1