Question

(14分)工業(yè)上用硫碘開路循環(huán)聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸的工藝流程如下圖所示：

回答下列問題：
（1）在反應器中發(fā)生反應的化學方程式是______________。
（2）在膜反應器中發(fā)生反應：2HI(g)H₂(g)十I₂ △H>0。若在一定條件下密閉容器中加入l mol HI(g)，  n(H₂)隨時間(t)的變化如圖所示：

①該溫度下，反應平衡常數(shù)K=_______，若升高溫度，K值將_______
(填“增大”、“減小”或“不變?’)。
②用化學平衡原理解釋使用膜反應器及時分離出H₂的目的是___________________
（3）電滲析裝置如下圖所示：

①結合電極反應式解釋陰極區(qū)HI_x轉化為HI的原理是______________________________
②該裝置中發(fā)生的總反應的化學方程式是________________________
（4）上述工藝流程中循環(huán)利用的物質是_________。

Answer 1

（1）SO₂+xI₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI_x；（2）①1/64，增大；②及時分離出H₂，使平衡正向移動，提高HI的分解率；（3）①在陰極區(qū)發(fā)生反應：I_x^-+(x-1)e^-=xI^-，且陽極區(qū)的H⁺通過交換膜進入陰極區(qū)，得以生成HI溶液；② 2HI_x (x-1)I₂+2HI；（4） I₂

試題分析：（1）根據(jù)流程示意圖可知：在反應器中發(fā)生反應的化學方程式是SO₂+xI₂+2H₂O=H₂SO₄+2HI_x；（2）①該溫度下，反應平衡常數(shù)；由于該反應的正反應是吸熱反應，實驗根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，實驗化學平衡常數(shù)K值將增大；②使用膜反應器及時分離出H₂，也就是減小了生成物的濃度，根據(jù)平衡移動原理，化學平衡向正反應方向移動，可以產(chǎn)生更多的生成物，從而提高了HI的分解率。（3）①由于陰極是與電源的負極連接的電極，有較多的負電荷，所以在陰極上發(fā)生反應：I_x^-+(x-1)e^-=xI^-，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，陽極區(qū)的H⁺通過交換膜進入陰極區(qū)，從而生成HI溶液；②根據(jù)電極反應式可知：該裝置中發(fā)生的總反應的化學方程式是2HI_x (x-1)I₂+2HI；（4）在上述工藝流程中循環(huán)利用的物質是I₂。