Question

（12分）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（SO₄^2-）=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）SO2 + 2H2O + I2 = H2SO4 + 2HI

（2）①a、c

②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=+196KJ∙mol-1

①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。

考点：方程式配平;离子检验;平衡图像分析;化学平衡影响因素