Question

碘磺循环的化学循环原理图，如图1所示：


（1）该化学反应是为了制备以后总能源气体，该气体是

 

；
（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，硫酸分解反应的△H

 

（填“＞”“＜”或“=”）0．图1中在450℃时发生化学该反应的化学方程式为

 

；
（3）在水相中进行的本生（Bunsen）反应必须使水和碘显著过量，导致后续过程能耗高，效率降低，易引起副反应堵塞等，写出硫酸与HI反应生成硫和单质碘的化学方程式：

 

；野村（Nonura）等人提出在电化学池中进行本生反应，反应原理如图2所示，则阳极的电极反应式为

 

，电解总反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

考点：含硫物质的性质及综合应用,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）根据图一可知：碘磺循环为本生反应生成硫酸、碘化氢放热，硫酸在850℃分解生成二氧化硫、氧气、水放热，
碘化氢在450℃分解生成碘和氢气，然后二氧化硫和水、碘单质发生本生反应生成硫酸、氢碘酸，所以该反应释放总能源气体为氢气；
（2）根据已知方程式结合盖斯定律判断出硫酸分解为放热反应；图1中在450℃时发生碘化氢分解，该反应为可逆反应；
（3）硫酸与HI发生氧化还原反应，碘化氢被硫酸氧化成单质碘；电解池阳极发生氧化反应，本生反应为二氧化硫和水、碘单质反应，据此分析解答．

解答： 解：（1）根据图一可知：碘磺循环为本生反应SO₂+I₂+2H₂O═H₂SO₄+2HI，生成硫酸、碘化氢放热，硫酸在850℃分解2H₂SO₄，

850℃  .

2SO₂↑+O₂↑+2H₂O，生成二氧化硫、氧气、水同时放热，碘化氢在450℃分解2HI

△

H₂+I₂生成碘和氢气，然后二氧化硫和水、碘单质发生本生反应生成硫酸、氢碘酸，所以该反应释放总能源气体为氢气，
故答案为：氢气；
（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，则（①+②）×2得：2H₂SO_4，（l）═2SO_2（g）+O_2（g）+2H₂O_（l）△H=-457.4kJ/mol，所以硫酸分解为放热反应，图1中在450℃时发生碘化氢分解2HI

△

H₂+I₂，
故答案为：＜；2HI

△

H₂+I₂；
（3）较浓的硫酸具有氧化性，能将还原性较强的碘化氢氧化成碘单质，自身被还原成单质硫，反应为：H₂SO₄+6HI=S↓+4H₂O+3I₂↓，在电解池中，阳极发生氧化反应，二氧化硫失去电子生成硫酸根离子，反应为：SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-，本生反应为二氧化硫和水、碘单质反应，所以离子反应为：SO₂+I₂+2H₂O═4H⁺+2I^-+SO₄^2-，
故答案为：H₂SO₄+6HI=S↓+4H₂O+3I₂↓；SO₂-2e^-+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-；SO₂+I₂+2H₂O═4H⁺+2I^-+SO₄^2-．

点评：本题考查了有关碘磺循环的知识，涉及读图、反应热的计算、电极反应式的书写等知识，从图中获取本生反应为二氧化硫和水、碘单质反应为解答该题的关键，题目难度中等．