Question

2．氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗�以太�?yáng)能為熱源，熱化學(xué)硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無(wú)污染的制氫方法．其反應(yīng)過(guò)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(guò)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．
①根據(jù)上述事實(shí)，下列說(shuō)法正確的是ac（選填序號(hào)）．
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：用鹽酸酸化的氯化鋇溶液鑒別上層溶液中的SO₄^2-．（回答“用××鑒別××層的××離子”即可）
③經(jīng)檢測(cè)，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I₂，I₂+H₂O=HI+HIO，且HI電離出氫離子．（3）反應(yīng)Ⅱ：2H₂SO₄（l）═2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）△H=+550kJ/mol
它由兩步反應(yīng)組成：i．H₂SO₄（l）═SO₃（g）+H₂O（g）△H=+177kJ/mol
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．
①X代表的物理量是壓強(qiáng)．
②判斷L₁、L₂的大小關(guān)系，并簡(jiǎn)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根據(jù)用鹽酸酸化的氯化鋇溶液鑒別上層溶液中的SO₄^2-辨別兩層溶液；
③H₂SO₄中c（H⁺）：c（SO₄^2-）=2.06：1，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(wú)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(lèi)似萃取，與分層有關(guān)，故c正確；
故答案為：ac；
②因?yàn)槿芤悍殖珊�低濃度I₂的H₂SO₄層和高濃度的I₂的HI層，則辨別兩層溶液的方法是用鹽酸酸化的氯化鋇溶液鑒別上層溶液中的SO₄^2-，故答案為：用鹽酸酸化的氯化鋇溶液鑒別上層溶液中的SO₄^2-；
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I₂，I₂+H₂O=HI+HIO，且HI電離出氫離子，故答案為：硫酸層中含少量的I₂，I₂+H₂O=HI+HIO，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(shí)L₂對(duì)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(píng) 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．