Question

【题目】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源．以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法．其反应过程如图所示：
完成下列填空
（1）反应Ⅰ的化学方程式是 ． 反应Ⅰ得到的产物用I2进行分离．该产物的溶液在过量I2的存在下会分成两层﹣﹣含低浓度I2的H2SO4层和高浓度的I2的HI层．
（2）根据上述事实，下列说法正确的是（选填序号）．a．两层溶液的密度存在差异
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）辨别两层溶液的方法： ,
（4）经检测，H2SO4层中c（H+）：c（SO ）=2.06：1．其比值大于2的原因是 ． 反应Ⅱ：2H2SO4（l）→2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）﹣1100kJ 它由两步反应组成：
i．H2SO4（l）→SO3（g）+H2O（g）﹣177kJ ii．SO3（g）分解．
L（L1、L2），X可分别代表压强或温度．图2表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系．
（5）X代表的物理量是 ， 推断的依据是 ．
（6）判断L1和L2的大小，并简述理由 ．

Answer 1

【答案】
（1）SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI
（2）ac
（3）观察颜色|颜色深的为HI层，颜色浅的为硫酸层
（4）硫酸层中含少量的HI，且HI电离出氢离子
（5）压强；增大压强平衡逆向进行，三氧化硫转化率减小
（6）L1＜L2 ， 分解反应为吸热反应，温度高，三氧化硫转化率大
【解析】解：（1）由图可知，反应I为二氧化硫与碘发生氧化还原反应生成硫酸和HI，该反应为SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI，所以答案是：SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI；（2）a．两层溶液的密度存在差，才出现上下层，故a正确；b．加I2前，H2SO4溶液和HI溶液互溶，与分层无关，故b错误；c．I2在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶，则碘在不同溶剂中溶解性不同，类似萃取，与分层有关，故c正确；所以答案是：ac；（3）辨别两层溶液的方法是观察颜色，颜色深的为HI层，颜色浅的为硫酸层，所以答案是：观察颜色，颜色深的为HI层，颜色浅的为硫酸层；（4）H2SO4层中c（H+）：c（SO42﹣）=2.06：1．其比值大于2的原因是硫酸层中含少量的HI，且HI电离出氢离子，所以答案是：硫酸层中含少量的HI，且HI电离出氢离子；（5）由图可知，X越大，三氧化硫转化率越低，升高温度转化率增大不符合，增大压强平衡逆向进行，三氧化硫转化率减小，图象符合X表示压强，所以答案是：压强，增大压强平衡逆向进行，三氧化硫转化率减小；（6）由2SO3（g）=2SO2（g）+O2（g）△H＞0，温度高，转化率大，图中等压强时L2对应的转化率大，则L1＜L2 ， 所以答案是：L1＜L2 ， 分解反应为吸热反应，温度高，三氧化硫转化率大．
【考点精析】掌握化学平衡状态本质及特征是解答本题的根本，需要知道化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）．