Question

氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉�。以太�?yáng)能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無(wú)污染的制氫方法。其反應(yīng)過(guò)程如下圖所示：

（1）反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是。

（2）反應(yīng)Ⅰ得到的產(chǎn)物用I₂進(jìn)行分離。該產(chǎn)物的溶液在過(guò)量I₂的存在下會(huì)分成兩層——含低濃度I₂的H₂SO₄層和高濃度的I₂的HI層。

①根據(jù)上述事實(shí)，下列說(shuō)法正確的是（選填序號(hào)）。

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

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

     它由兩步反應(yīng)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(qiáng)或溫度。下圖表示L一定時(shí)，ii中SO₃(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。

①X代表的物理量是。

②判斷L₁、L₂的大小關(guān)系，并簡(jiǎn)述理由：。

Answer 1

【答案】

（1）SO₂ + 2H₂O + I₂ = H₂SO₄ + 2HI

（2）① a、c

② 取上層清液于試管中，加入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若出現(xiàn)白色沉淀，則上層溶液為含低濃度 I₂ 的 H₂SO₄溶液，若無(wú)明顯現(xiàn)象，則上層為含高濃度 I₂ 的 HI 層。（物理方法：觀察溶液顏色，顏色深的為含高濃度 I₂ 的 HI 層）

③ 碘單質(zhì)可與水發(fā)生反應(yīng) I₂ + H₂O ⇌ HI +HIO，c(H⁺)增大使溶液中 c(H⁺):c(SO₄^2-)的比值大于 2

（3）① 壓強(qiáng)

② L₂>L₁    L代表溫度對(duì) SO₃的平衡轉(zhuǎn)化率的影響，反應(yīng)ⅱ為吸熱反應(yīng)，溫度升高 SO₃轉(zhuǎn)化率增大

【解析】(1) 根據(jù)圖中信息可知反應(yīng)Ⅰ中反應(yīng)物為 SO₂、H₂O 和 I₂，生成物為 H₂SO₄和 HI，配平即得SO₂ + 2H₂O + I₂ = H₂SO₄ + 2HI。(2)① 此問(wèn)考查對(duì)于題干信息“該產(chǎn)物的溶液在過(guò)量 I₂ 的存在下會(huì)分成兩層——含低濃度 I₂的 H₂SO₄ 層和含高濃度 I₂ 的 HI 層”的分析處理能力。加入 I₂ 前溶液未出現(xiàn)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(xiàn)分層現(xiàn)象。② 此問(wèn)考查常見(jiàn)離子 SO₄^2-的檢驗(yàn)。③ 由題干信息得知 H₂SO₄溶液中溶有低濃度的碘，碘單質(zhì)可與水發(fā)生反應(yīng) I₂ + H₂O ⇌ HI +HIO，c(H⁺)增大使溶液中 c(H⁺):c(SO₄^2-)的比值大于 2 。(3)影響化學(xué)反應(yīng)平衡因素和圖像綜合問(wèn)題。首先要根據(jù)反應(yīng)Ⅱ和步驟ⅰ寫(xiě)出步驟ⅱ的熱化學(xué)反應(yīng)方程式 2SO₃（g）= 2SO₂（g）+O₂（g） △H=+196 KJ∙mol^-1。① 該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡逆向移動(dòng)，SO₃的轉(zhuǎn)化率減小， X 代表的物理量為壓強(qiáng)。② 根據(jù)①問(wèn)可知 L 代表的物理量為溫度。該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，相同壓強(qiáng)時(shí)，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，SO₃的轉(zhuǎn)化率增大，故 L₂>L₁。