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。其反應過程如下圖所示：

（1）反應Ⅰ的化學方程式是 。

（2）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。

①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

②辨別兩層溶液的方法是 。

③經檢測，H2SO4層中c（H+）：c（SO42-）=2.06：1。其比值大于2的原因是 。

（3）反應Ⅱ：2H2SO4（l）=2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g） △H=+550kJ/mol

它由兩步反應組成：i．H2SO4（l）=SO3（g） +H2O（g） △H=+177kJ/mol

ii．SO3（g）分解。

L（L1、L2），X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，ii中SO3（g）的平衡轉化率隨X的變化關系。

①X代表的物理量是 。

②判斷L1、L2的大小關系，并簡述理由： 。

Answer 1

【答案】（1）SO2 + 2H2O + I2 = H2SO4 + 2HI

（2）①a、c②觀察顏色，顏色深的是HI層，顏色淺的是硫酸層③硫酸層中含有少量HI

（3）①壓強 ②L2>L1 2SO3（g）= 2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ/mol,壓強一定時，溫度升高，平衡轉化率增大

【解析】

試題分析：（1）根據圖中信息可知反應Ⅰ中反應物為SO2、H2O和I2，生成物為H2SO4和HI，根據氧化還原反應方程式的配平方法配平。（2）①加入I2前溶液未出現分層，加入I2后，碘在HI溶液中溶解度大于在H2SO4溶液中溶解度，兩溶液中密度存在差異，故出現分層現象。②由于 I2 + H2O HI +HIO，因此兩層溶液中都含有I2、H+、I-、HIO等，故這兩層溶液中只能通過檢驗SO42-來辨別兩層溶液。③H2SO4溶液中溶有低濃度的碘，碘單質可與水發生反應 I2 + H2OHI +HIO，c（H+）增大，使溶液中c（H+）:c（SO42-）的比值大于2。（3）根據反應Ⅱ和步驟ⅰ寫出步驟ⅱ的熱化學反應方程式為：2SO3（g）= 2SO2（g）+O2（g）△H=+196KJmol-1①該反應正反應為氣體體積增大的反應，壓強增大，平衡逆向移動，SO3的轉化率減小，故X代表的物理量為壓強。②根據①可知L代表的物理量為溫度。該反應的正反應為吸熱反應，相同壓強時，溫度升高，平衡正向移動，SO3的轉化率增大，故L2>L1。