(2013•西城区一模)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:

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  • 解题思路:(1)由工艺流程图可知,SO2、I2、H2O反应生成H2SO4、HIX,配平书写方程式;

    (2)①由图1可知,平衡时氢气的物质的量为0.1mol,据此利用三段式计算平衡时各组分的物质的量,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代入平衡常数表达式计算;

    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及时分离出H2,使平衡正向移动,提高HI的分解率;

    (3)①由图2可知,在阴极区Ix-转化为I-,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2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;

    (4)由工艺流程可知,电渗析装置与膜反应器中都产生I2,可以再反应器中循环利用.

    (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+x I2+2H2O═H2SO4+2HIX,故答案为:SO2+x I2+2H2O═H2SO4+2HIX

    (2)①由图1可知,平衡时氢气的物质的量为0.1mol,则:

    2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)

    开始(mol):100

    变化(mol):0.20.1 0.1

    平衡(mol):0.8 0.1 0.1

    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=[0.1×0.1

    0.82=

    1/64],

    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,

    故答案为:[1/64];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,故答案为:使平衡正向移动,提高HI的分解率;

    (3)①由图2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,

    故答案为: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;

    ②由图2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,

    故答案为:2HIx═(x-1)I2+2HI;

    (4)由工艺流程可知,电渗析装置与膜反应器中都产生I2,可以在反应器中循环利用,故答案为:I2

    点评:

    本题考点: 化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素;电解原理.

    考点点评: 本题以工业上用硫碘开路循环联产氢气和硫酸工艺为载体,考查平衡常数的影响因素与有关计算、电解原理等,难度中等,(2)中平衡常数的计算,反应前后气体物质的量不变的反应可以利用物质的量代替浓度,注意根据平衡常数表达式理解.