Question

(14分)工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如下图所示：

回答下列问题：
（1）在反应器中发生反应的化学方程式是______________。
（2）在膜反应器中发生反应：2HI(g)H₂(g)十I₂ △H>0。若在一定条件下密闭容器中加入l mol HI(g)，  n(H₂)随时间(t)的变化如图所示：

①该温度下，反应平衡常数K=_______，若升高温度，K值将_______
(填“增大”、“减小”或“不变?’)。
②用化学平衡原理解释使用膜反应器及时分离出H₂的目的是___________________
（3）电渗析装置如下图所示：

①结合电极反应式解释阴极区HI_x转化为HI的原理是______________________________
②该装置中发生的总反应的化学方程式是________________________
（4）上述工艺流程中循环利用的物质是_________。

Answer 1

（1）SO₂+xI₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI_x；（2）①1/64，增大；②及时分离出H₂，使平衡正向移动，提高HI的分解率；（3）①在阴极区发生反应：I_x^-+(x-1)e^-=xI^-，且阳极区的H⁺通过交换膜进入阴极区，得以生成HI溶液；② 2HI_x (x-1)I₂+2HI；（4） I₂

试题分析：（1）根据流程示意图可知：在反应器中发生反应的化学方程式是SO₂+xI₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI_x；（2）①该温度下，反应平衡常数；由于该反应的正反应是吸热反应，实验根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，实验化学平衡常数K值将增大；②使用膜反应器及时分离出H₂，也就是减小了生成物的浓度，根据平衡移动原理，化学平衡向正反应方向移动，可以产生更多的生成物，从而提高了HI的分解率。（3）①由于阴极是与电源的负极连接的电极，有较多的负电荷，所以在阴极上发生反应：I_x^-+(x-1)e^-=xI^-，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，阳极区的H⁺通过交换膜进入阴极区，从而生成HI溶液；②根据电极反应式可知：该装置中发生的总反应的化学方程式是2HI_x (x-1)I₂+2HI；（4）在上述工艺流程中循环利用的物质是I₂。