Question

13．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1所示：

（1）反應(yīng)I的化學(xué)方程式是SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI．
（2）反應(yīng)I得到的產(chǎn)物用I₂進(jìn)行分離．該產(chǎn)物的溶液在過量I₂的存在下會分成兩層--含低濃度I₂的H₂SO₄層和含高濃度I₂的HI層．
①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
②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．
③經(jīng)檢測，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I，且HI電離出氫離子．
（3）反應(yīng)II：2H₂SO₄（l）=2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）△H=+550kJ•mol^-1
它由兩步反應(yīng)組成：i．H₂SO₄（l）=SO₃（g）+H₂O（g）△H=+177kJ•mol^-1
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，ii中SO₃（g）的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系．
①X代表的物理量是壓強(qiáng)．
②判斷L₁、L₂的大小關(guān)系，并簡述理由：L₁＜L₂，分解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度高，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）①分成兩層，與溶解性、密度有關(guān)；
②兩層的顏色不同；
③H₂SO₄中c（H⁺）：c（SO₄^2-）=2：1，且HI電離出氫離子；
（3）①由圖可知，X越大，轉(zhuǎn)化率越低；
②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）①a．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；
②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；
③H₂SO₄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I，且HI電離出氫離子，故答案為：硫酸層中含少量的I，且HI電離出氫離子；
（3）①由圖可知，X越大，轉(zhuǎn)化率越低，升高溫度轉(zhuǎn)化率增大，則X表示壓強(qiáng)，故答案為：壓強(qiáng)；
②由SO₃（g）=SO₂（g）+O₂（g）△H＞0，溫度高，轉(zhuǎn)化率大，圖中等壓強(qiáng)時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，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．