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。其反应过程如下图所示：

（1）反应Ⅰ的化学方程式是 。

（2）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。

①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

②辨别两层溶液的方法是 。

③经检测，H2SO4层中c（H+）：c（SO42-）=2.06：1。其比值大于2的原因是 。

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

它由两步反应组成：i．H2SO4（l）=SO3（g） +H2O（g） △H=+177kJ/mol

ii．SO3（g）分解。

L（L1、L2），X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是 。

②判断L1、L2的大小关系，并简述理由： 。

Answer 1

【答案】（1）SO2 + 2H2O + I2 = H2SO4 + 2HI

（2）①a、c②观察颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是硫酸层③硫酸层中含有少量HI

（3）①压强 ②L2>L1 2SO3（g）= 2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ/mol,压强一定时，温度升高，平衡转化率增大

【解析】

试题分析：（1）根据图中信息可知反应Ⅰ中反应物为SO2、H2O和I2，生成物为H2SO4和HI，根据氧化还原反应方程式的配平方法配平。（2）①加入I2前溶液未出现分层，加入I2后，碘在HI溶液中溶解度大于在H2SO4溶液中溶解度，两溶液中密度存在差异，故出现分层现象。②由于 I2 + H2O HI +HIO，因此两层溶液中都含有I2、H+、I-、HIO等，故这两层溶液中只能通过检验SO42-来辨别两层溶液。③H2SO4溶液中溶有低浓度的碘，碘单质可与水发生反应 I2 + H2OHI +HIO，c（H+）增大，使溶液中c（H+）:c（SO42-）的比值大于2。（3）根据反应Ⅱ和步骤ⅰ写出步骤ⅱ的热化学反应方程式为：2SO3（g）= 2SO2（g）+O2（g）△H=+196KJmol-1①该反应正反应为气体体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动，SO3的转化率减小，故X代表的物理量为压强。②根据①可知L代表的物理量为温度。该反应的正反应为吸热反应，相同压强时，温度升高，平衡正向移动，SO3的转化率增大，故L2>L1。