Question

【題目】工業(yè)上用硫碘開路循環(huán)聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸的工藝流程如圖所示：

請(qǐng)回答下列問題：

(1)在反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______。

(2)在膜反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)：2HI(g)H2(g)＋I2(g) H＞0。若在一定條件密閉容器中加入1 mol HI(g)，n(H2)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系如圖所示：

①該溫度下，反應(yīng)平衡常數(shù)K＝_______，若升高溫度，K值將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。

②用化學(xué)平衡原理解釋使用膜反應(yīng)器及時(shí)分離出H2的目的是______。

(3)電滲析裝置如圖所示：

①結(jié)合電極反應(yīng)式解釋陰極區(qū)HIx轉(zhuǎn)化為HI的原理是___。

②該裝置中發(fā)生的總反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______。

Answer 1

【答案】SO2 + xI2 + 2H2O＝H2SO4 + 2HIX 1/64 增大 及時(shí)分離出H2，使平衡正向移動(dòng)，提高HI的分解率 在陰極區(qū)發(fā)生反應(yīng)：Ix-+(x-1)e-=xI-，且陽極區(qū)的H+通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，得以生成HI溶液 2HIx=(x-1)I2 + 2HI

【解析】

（1）由工藝流程圖可知，SO2、I2、H2O反應(yīng)生成H2SO4、HIX，反應(yīng)方程式為：SO2+xI2+2H2O＝H2SO4+2HIX。

（2）①由圖可知，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，則：

由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，故可以利用物質(zhì)的量代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，故K=，該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大。

②使用膜反應(yīng)器及時(shí)分離出H2，使平衡正向移動(dòng)，提高HI的分解率。

（3）①由圖可知，在陰極區(qū)Ix-轉(zhuǎn)化為I-，發(fā)生反應(yīng)：Ix-+（x-1）e-＝xI-，且陽極區(qū)的H+通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，得以生成HI溶液。

②由圖可知，在陰極區(qū)Ix-轉(zhuǎn)化為I-，在陽極區(qū)Ix-轉(zhuǎn)化為I2，陽極區(qū)的H+通過交換膜進(jìn)入陰極區(qū)，得以生成HI溶液，即電解HIx生成I2、HI，反應(yīng)方程式為：2HIx＝（x-1）I2+2HI。