Question

（16分）制备氢气可利用碘硫热化学循环法，其原理示意图如下。

（1）已知：①2SO₃(g)2SO₂ (g) + O₂ (g)           △H₁

②H₂SO₄(l)SO₃(g) + H₂O(l)               △H₂

2H₂SO₄(l)2SO₂ (g) + O₂(g) +2H₂O（l）    △H₃

则△H₃=            （用△H₁和△H₂表示）

（2）上述热化学循环制氢要消耗大量的能量，从绿色化学角度，能量供应的方案是                    。

（3）碘化氢热分解反应为：2HI(g)H₂(g)+I₂(g)      △H＞0。则该反应平衡常数表达式：K=                       ；升温时平衡常数K             （选填“增大”或“减小”）

（4）本生(Bunsen)反应中SO₂和I₂及H₂O发生反应为：

SO₂+I₂+2H₂O=3H⁺+HSO₄^─+2I^─；I^─+I₂I₃^─。

①当起始时，SO₂为1mol，水为16mol，溶液中各离子变化关系如下图，图中a、b分别表示的离子是        、       。

②在水相中进行本生反应必须使水和碘显著过量，但易引起副反应将反应器堵塞。写出浓硫酸与HI发生反应生成硫和碘的化学方程式：                                    。

Answer

（1）△H1+2△H2（2分）

（2）用廉价的清洁能源供给能量（用太阳能、风能、核能及生物质能等作为能源）（2分）

（3）c(H2)·c(I2)/c2(HI) （3分）； 增大（2分）；

（4）①H+ 、 I3－ （各2分）； ②6HI+H2SO4(浓)=3I2↓+S↓+4H2O（3分）

【解析】

试题分析：（1）①+②×2，整理可得2H2SO4(l)2SO2 (g) + O2(g) +2H2O（l） △H3=△H1+2△H2；（2）上述热化学循环制氢要消耗大量的能量，从绿色化学角度，能量供应的方案是用廉价的清洁能源供给能量（用太阳能、风能、核能及生物质能等作为能源）（3）碘化氢热分解反应为：2HI(g)H2(g)+I2(g) △H＞0。化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比。则该反应平衡常数表达式：K= c(H2)·c(I2)/c2(HI)；由于该反应的正反应是吸热反应，根据平衡移动原理：升温时平衡向吸热的正反应方向移动，所以化学常数K增大；（4）①根据方程式中各种微粒的关系及图像显示的微粒的浓度变化可知：a表示的是H+ ；b表示的是I3－；②在水相中进行本生反应必须使水和碘显著过量，但易引起副反应将反应器堵塞。浓硫酸有强的氧化性，而HI有还原性，二者会发生氧化还原反应生成硫和碘，根据电子守恒和原子守恒，可得反应的化学方程式：6HI+H2SO4(浓)=3I2↓+S↓+4H2O。

考点：考查化学方程式和热化学方程式的书写、化学方案的设计、化学平衡常数的表达及影响因素的知识。