Question

9．氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗�以太陽能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法．其反應(yīng)過程如圖所示：

完成下列填空
（1）反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式是SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI．
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．
（2）根據(jù)上述事實(shí)，下列說法正確的是ac（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
（3）辨別兩層溶液的方法：觀察顏色顏色深的為HI層，顏色淺的為硫酸層
（4）經(jīng)檢測，H₂SO₄層中c（H⁺）：c（SO${\;}_{4}^{2-}$）=2.06：1．其比值大于2的原因是硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子．
反應(yīng)Ⅱ：2H₂SO₄（l）→2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）-1100kJ 它由兩步反應(yīng)組成：
i．H₂SO₄（l）→SO₃（g）+H₂O（g）-177kJ    ii．SO₃（g）分解．
L（L₁、L₂），X可分別代表壓強(qiáng)或溫度．圖2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．
（5）X代表的物理量是壓強(qiáng)，推斷的依據(jù)是增大壓強(qiáng)平衡逆向進(jìn)行，三氧化硫轉(zhuǎn)化率減�。�
（6）判斷L₁和L₂的大小，并簡述理由L₁＜L₂，分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度高，三氧化硫轉(zhuǎn)化率大．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，反應(yīng)I為二氧化硫與碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI；
（2）分成兩層，與溶解性、密度有關(guān)；
（3）兩層的顏色不同；
（4）H₂SO₄中c（H⁺）：c（SO₄^2-）=2：1，且HI電離出氫離子；
（5）由圖可知，X越大，轉(zhuǎn)化率越低，依據(jù)反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡逆向進(jìn)行；
（6）分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度高，轉(zhuǎn)化率大．

解答 解：（1）由圖可知，反應(yīng)I為二氧化硫與碘發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HI，該反應(yīng)為SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI，
故答案為：SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI；
（2）a．兩層溶液的密度存在差，才出現(xiàn)上下層，故a正確；
b．加I₂前，H₂SO₄溶液和HI溶液互溶，與分層無關(guān)，故b錯(cuò)誤；
c．I₂在HI溶液中比在H₂SO₄溶液中易溶，則碘在不同溶劑中溶解性不同，類似萃取，與分層有關(guān)，故c正確；
故答案為：ac；
（3）辨別兩層溶液的方法是觀察顏色，顏色深的為HI層，顏色淺的為硫酸層，
故答案為：觀察顏色，顏色深的為HI層，顏色淺的為硫酸層；
（4）H₂SO₄層中c（H⁺）：c（SO₄^2-）=2.06：1．其比值大于2的原因是硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子，
故答案為：硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子；
（5）由圖可知，X越大，三氧化硫轉(zhuǎn)化率越低，升高溫度轉(zhuǎn)化率增大不符合，增大壓強(qiáng)平衡逆向進(jìn)行，三氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，圖象符合X表示壓強(qiáng)，
故答案為：壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)平衡逆向進(jìn)行，三氧化硫轉(zhuǎn)化率減��；
（6）由2SO₃（g）=2SO₂（g）+O₂（g）△H＞0，溫度高，轉(zhuǎn)化率大，圖中等壓強(qiáng)時(shí)L₂對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率大，則L₁＜L₂，
故答案為：L₁＜L₂，分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度高，三氧化硫轉(zhuǎn)化率大．

點(diǎn)評 本題考查混合物分離提純及化學(xué)平衡等，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的反應(yīng)、平衡影響因素為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的綜合考查，題目難度中等．