Question

利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機(jī)的理想方法之一。某研究小組設(shè)計(jì)了如右圖所示

的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光分解水制氫。反應(yīng)過程中所需的電能由太陽能光電池提供，反應(yīng)體系中I₂和Fe³⁺等可循環(huán)使用。

⑴寫出電解池A、電解池B和光催化反應(yīng)池中反應(yīng)的離子方程式。

⑵若電解池A中生成3.36 L H₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），試計(jì)算電解池B中生成Fe²⁺的物質(zhì)的量。

⑶若循環(huán)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，電解池A中流入和流出的HI濃度分別為a mol?L^－1和b mol?L^－1，光催化反應(yīng)生成Fe³⁺的速率為c mol?L^－1，循環(huán)系統(tǒng)中溶液的流量為Q（流量為單位時(shí)間內(nèi)流過的溶液體積）。試用含所給字母的代數(shù)式表示溶液的流量Q。

Answer 1

（1） 電解池A：2H⁺+2I^-H₂↑+I₂

  電解池B：4Fe³⁺+2H₂O O₂↑+4H⁺+4Fe²⁺

  催化反應(yīng)池：2Fe²⁺+I₂ 2Fe³⁺+2I^-

（2）

 轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為

  因?yàn)殡娊獬谹、B是串聯(lián)電解池，電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。

  所以，

 答：電解池B中生成Fe2+的物質(zhì)的量為0。300mol.

（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)

 光催化反應(yīng)生成的速率

 電解池A中消耗I-的速率應(yīng)等于光催化反應(yīng)池中生成I-的速率

 

  

答：溶液的流量Q為。