Question

碘磺循環(huán)的化學(xué)循環(huán)原理圖，如圖1所示：


（1）該化學(xué)反應(yīng)是為了制備以后總能源氣體，該氣體是

 

；
（2）①SO_3（l）═SO_2（g）+

1

2

O_2（g）△H=-98.3kJ/mol，②H₂SO_4（l）═SO_3（g）+H₂O_（l）△H=-130.4kJ/mol，硫酸分解反應(yīng)的△H

 

（填“＞”“＜”或“=”）0．圖1中在450℃時發(fā)生化學(xué)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
（3）在水相中進行的本生（Bunsen）反應(yīng)必須使水和碘顯著過量，導(dǎo)致后續(xù)過程能耗高，效率降低，易引起副反應(yīng)堵塞等，寫出硫酸與HI反應(yīng)生成硫和單質(zhì)碘的化學(xué)方程式：

 

；野村（Nonura）等人提出在電化學(xué)池中進行本生反應(yīng)，反應(yīng)原理如圖2所示，則陽極的電極反應(yīng)式為

 

，電解總反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點：含硫物質(zhì)的性質(zhì)及綜合應(yīng)用,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）根據(jù)圖一可知：碘磺循環(huán)為本生反應(yīng)生成硫酸、碘化氫放熱，硫酸在850℃分解生成二氧化硫、氧氣、水放熱，
碘化氫在450℃分解生成碘和氫氣，然后二氧化硫和水、碘單質(zhì)發(fā)生本生反應(yīng)生成硫酸、氫碘酸，所以該反應(yīng)釋放總能源氣體為氫氣；
（2）根據(jù)已知方程式結(jié)合蓋斯定律判斷出硫酸分解為放熱反應(yīng)；圖1中在450℃時發(fā)生碘化氫分解，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)；
（3）硫酸與HI發(fā)生氧化還原反應(yīng)，碘化氫被硫酸氧化成單質(zhì)碘；電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，本生反應(yīng)為二氧化硫和水、碘單質(zhì)反應(yīng)，據(jù)此分析解答．

解答： 解：（1）根據(jù)圖一可知：碘磺循環(huán)為本生反應(yīng)SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI，生成硫酸、碘化氫放熱，硫酸在850℃分解2H₂SO₄，

850℃  .

2SO₂↑+O₂↑+2H₂O，生成二氧化硫、氧氣、水同時放熱，碘化氫在450℃分解2HI

△

H₂+I₂生成碘和氫氣，然后二氧化硫和水、碘單質(zhì)發(fā)生本生反應(yīng)生成硫酸、氫碘酸，所以該反應(yīng)釋放總能源氣體為氫氣，
故答案為：氫氣；
（2）①SO_3（l）═SO_2（g）+

1

2

O_2（g）△H=-98.3kJ/mol，②H₂SO_4（l）═SO_3（g）+H₂O_（l）△H=-130.4kJ/mol，則（①+②）×2得：2H₂SO_4，（l）═2SO_2（g）+O_2（g）+2H₂O_（l）△H=-457.4kJ/mol，所以硫酸分解為放熱反應(yīng)，圖1中在450℃時發(fā)生碘化氫分解2HI

△

H₂+I₂，
故答案為：＜；2HI

△

H₂+I₂；
（3）較濃的硫酸具有氧化性，能將還原性較強的碘化氫氧化成碘單質(zhì)，自身被還原成單質(zhì)硫，反應(yīng)為：H₂SO₄+6HI=S↓+4H₂O+3I₂↓，在電解池中，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化硫失去電子生成硫酸根離子，反應(yīng)為：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，本生反應(yīng)為二氧化硫和水、碘單質(zhì)反應(yīng)，所以離子反應(yīng)為：SO₂+I₂+2H₂O═4H⁺+2I^-+SO₄^2-，
故答案為：H₂SO₄+6HI=S↓+4H₂O+3I₂↓；SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-；SO₂+I₂+2H₂O═4H⁺+2I^-+SO₄^2-．

點評：本題考查了有關(guān)碘磺循環(huán)的知識，涉及讀圖、反應(yīng)熱的計算、電極反應(yīng)式的書寫等知識，從圖中獲取本生反應(yīng)為二氧化硫和水、碘單質(zhì)反應(yīng)為解答該題的關(guān)鍵，題目難度中等．