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。

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