Question

【題目】氫能是一種極具發展潛力的清潔能源．以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環分解水是一種高效、無污染的制氫方法．其反應過程如圖所示：
完成下列填空
（1）反應Ⅰ的化學方程式是 ． 反應Ⅰ得到的產物用I2進行分離．該產物的溶液在過量I2的存在下會分成兩層﹣﹣含低濃度I2的H2SO4層和高濃度的I2的HI層．
（2）根據上述事實，下列說法正確的是（選填序號）．a．兩層溶液的密度存在差異
b．加I2前，H2SO4溶液和HI溶液不互溶
c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶
（3）辨別兩層溶液的方法： ,
（4）經檢測，H2SO4層中c（H+）：c（SO ）=2.06：1．其比值大于2的原因是 ． 反應Ⅱ：2H2SO4（l）→2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）﹣1100kJ 它由兩步反應組成：
i．H2SO4（l）→SO3（g）+H2O（g）﹣177kJ ii．SO3（g）分解．
L（L1、L2），X可分別代表壓強或溫度．圖2表示L一定時，ii中SO3（g）的平衡轉化率隨X的變化關系．
（5）X代表的物理量是 ， 推斷的依據是 ．
（6）判斷L1和L2的大小，并簡述理由 ．

Answer 1

【答案】
（1）SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI
（2）ac
（3）觀察顏色|顏色深的為HI層，顏色淺的為硫酸層
（4）硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子
（5）壓強；增大壓強平衡逆向進行，三氧化硫轉化率減小
（6）L1＜L2 ， 分解反應為吸熱反應，溫度高，三氧化硫轉化率大
【解析】解：（1）由圖可知，反應I為二氧化硫與碘發生氧化還原反應生成硫酸和HI，該反應為SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI，所以答案是：SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI；（2）a．兩層溶液的密度存在差，才出現上下層，故a正確；b．加I2前，H2SO4溶液和HI溶液互溶，與分層無關，故b錯誤；c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶，則碘在不同溶劑中溶解性不同，類似萃取，與分層有關，故c正確；所以答案是：ac；（3）辨別兩層溶液的方法是觀察顏色，顏色深的為HI層，顏色淺的為硫酸層，所以答案是：觀察顏色，顏色深的為HI層，顏色淺的為硫酸層；（4）H2SO4層中c（H+）：c（SO42﹣）=2.06：1．其比值大于2的原因是硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子，所以答案是：硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子；（5）由圖可知，X越大，三氧化硫轉化率越低，升高溫度轉化率增大不符合，增大壓強平衡逆向進行，三氧化硫轉化率減小，圖象符合X表示壓強，所以答案是：壓強，增大壓強平衡逆向進行，三氧化硫轉化率減小；（6）由2SO3（g）=2SO2（g）+O2（g）△H＞0，溫度高，轉化率大，圖中等壓強時L2對應的轉化率大，則L1＜L2 ， 所以答案是：L1＜L2 ， 分解反應為吸熱反應，溫度高，三氧化硫轉化率大．
【考點精析】掌握化學平衡狀態本質及特征是解答本題的根本，需要知道化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）．