题目内容
【题目】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以太阳能为热能，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层和含高浓度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(SO
)＝2.06∶1，其比值大于2的原因______________________。
(3)反应Ⅱ：
2H2SO4(l)===2SO2(g)＋O2＋2H2O(g)
ΔH＝＋550 kJ·mol－1
它由两步反应组成：
ⅰ.H2SO4(l)===SO3(g)＋H2O(g)
ΔH＝＋177 kJ·mol－1
ⅱSO3(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：________________________________。
【答案】(1)SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI
(2)①ac ②观察颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是H2SO4层 ③H2SO4层含有少量HI
(3) ①压强 ②L1＜L2 SO3(g)分解的热化学方程式为2SO3(g) 
2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋196 kJ·mol－1，当压强一定时，温度升高，平衡转化率增大
【解析】(1)由反应过程图示可知，反应Ⅰ的反应物为SO2、I2和H2O，生成物为H2SO4和HI，从而可写出该反应的化学方程式。(2)①由题干信息“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层和含高浓度 I2 的 HI 层”分析得出：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，出现分层现象，故ac正确。②由于HI溶液中含有I2浓度大，溶液颜色深，而H2SO4溶液中含有I2的浓度低，溶液颜色浅，因此可以通过观察溶液的颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是H2SO4层。③H2SO4是强电解质，完全电离会使c(H＋)∶c(SO
)＝2∶1，而溶液中c(H＋)∶c(SO)＝2.06∶1，说明溶液中c(H＋)变大，这是由于该H2SO4层中含有少量强酸HI，HI电离出H＋所致。(3)首先根据反应Ⅱ和反应ⅰ确定反应ⅱ为2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋196 kJ·mol－1。①根据反应ⅱ的特点：正反应方向为气体体积增大、吸热反应，增大压强SO3(g)的转化率减小，故X代表压强。②在等压条件下，升高温度，反应ⅱ的平衡向正向移动，SO3(g)的转化率增大，故L2所代表高温曲线，即L1＜L2。
