题目内容
【题目】工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸的工艺流程如图所示：
请回答下列问题：
(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)＋I2(g) H＞0。若在一定条件密闭容器中加入1 mol HI(g)，n(H2)随时间(t)的变化关系如图所示：
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)电渗析装置如图所示：
①结合电极反应式解释阴极区HIx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_______。
【答案】SO2 + xI2 + 2H2O＝H2SO4 + 2HIX 1/64 增大 及时分离出H2，使平衡正向移动，提高HI的分解率 在阴极区发生反应：Ix-+(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 2HIx=(x-1)I2 + 2HI
【解析】
（1）由工艺流程图可知，SO2、I2、H2O反应生成H2SO4、HIX，反应方程式为：SO2+xI2+2H2O＝H2SO4+2HIX。
（2）①由图可知，平衡时氢气的物质的量为0.1mol，则：
由于反应前后气体的物质的量不变，故可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故K=
，该反应正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，平衡常数增大。
②使用膜反应器及时分离出H2，使平衡正向移动，提高HI的分解率。
（3）①由图可知，在阴极区Ix-转化为I-，发生反应：Ix-+（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由图可知，在阴极区Ix-转化为I-，在阳极区Ix-转化为I2，阳极区的H+通过交换膜进入阴极区，得以生成HI溶液，即电解HIx生成I2、HI，反应方程式为：2HIx＝（x-1）I2+2HI。
