Question

15．氫能是一種極具發展潛力的清潔能源，以太陽能為熱能，熱化學硫碘循環分解水是一種高效、無污染的制氫方法．其反應過程如圖1所示：

（1）反應I的化學方程式是SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HI．
（2）反應I得到的產物用I₂進行分離．該產物的溶液在過量I₂的存在下會分成兩層一一含低濃度I₂的H₂SO₄層和含高濃度I₂的HI層．
①根據上述事實，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經檢測，H₂SO₄層中c（H⁺）：c（SO₄^2-）=2.06：1，其比值大于2的原因硫酸層中含少量的HI，且HI電離出氫離子．
（3）反應Ⅱ：2H₂SO₄（l）═2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）△H=+550kJ•mol^-1它由兩步反應組成：
i．H₂SO₄（l）═SO₃（g）+H₂O（g），△H=+177kJ•mol^-1
ii．SO₃（g）分解．
L（L_l，L₂）、X可分別代表壓強或溫度，如圖2表示L一定時，ii中SO₃（g）的平衡轉化率隨X的變化關系．
①X代表的物理量是壓強．
②判斷L_l，L₂的大小關系，并簡述理由：L₁＜L₂，分解反應為吸熱反應，溫度高，轉化率大．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，反應I為二氧化硫與碘發生氧化還原反應生成硫酸和HI；
（2）①分成兩層，與溶解性、密度有關；
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，轉化率越低；
②分解反應為吸熱反應，溫度高，轉化率大．

解答 解：（1）由圖可知，反應I為二氧化硫與碘發生氧化還原反應生成硫酸和HI，該反應為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，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，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；
（3）①由圖可知，X越大，轉化率越低，升高溫度轉化率增大，則X表示壓強，
故答案為：壓強；
②由2SO₃（g）=2SO₂（g）+O₂（g）△H＞0，溫度高，轉化率大，圖中等壓強時L₂對應的轉化率大，則L₁＜L₂，
故答案為：L₁＜L₂，分解反應為吸熱反應，溫度高，轉化率大．

點評 本題考查混合物分離提純及化學平衡等，為高頻考點，題目難度中等，把握發生的反應、平衡影響因素為解答的關鍵，側重分析與應用能力的綜合考查．