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1mol HI（g），n（H₂ ）随时间（t）的变化关系如图1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2所示：

①结合电极反应式解释阴极区HI_x 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______．
（4）上述工艺流程中循环利用的物质是______．

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（1）由工艺流程图可知，SO₂ 、I₂ 、H₂ O反应生成H₂ SO₄ 、HI_X ，反应方程式为：SO₂ +x I₂ +2H₂ O═H₂ SO₄ +2HI_X ，故答案为：SO₂ +x I₂ +2H₂ O═H₂ SO₄ +2HI_X ；
（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． 8 2 =
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I_x ^- 转化为I^- ，发生反应：I_x ^- +（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：I_x ^- +（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I_x ^- 转化为I^- ，在阳极区I_x ^- 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HI_x 生成I₂ 、HI，反应方程式为：2HI_x ═（x-1）I₂ +2HI，
故答案为：2HI_x ═（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 ．

1年前

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