氢能是一种极具发展潜力的清洁能源．硫碘循环分解水是最具潜力的制氢方法．其反应原理如下：Ⅰ．SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HIⅡ．2H2SO4=2SO2+O2+2H2OⅢ．2HI=H2+I2（1）反应Ⅱ在低温条件下不能自发进行

Question

氢能是一种极具发展潜力的清洁能源．硫碘循环分解水是最具潜力的制氢方法．其反应原理如下：
Ⅰ．SO₂+2H₂O+I₂=H₂SO₄+2HIⅡ．2H₂SO₄=2SO₂+O₂+2H₂OⅢ．2HI=H₂+I₂

（1）反应Ⅱ在低温条件下不能自发进行的原因是___．
在反应器中加入SO₂、I₂、H₂O的物质的量分别为1mol、9mol、16mol，充分反应静置后得到混合物分成两层--上层是含低浓度I₂的H₂SO₄层和下层是高浓度的I₂的HI层．
①根据上述事实，下列说法正确的是___（选填序号）．
a．H₂SO₄溶液和HI溶液不互溶
b．HI溶液的密度大于H₂SO₄溶液的密度
c．I₂在HI溶液中比在H₂SO₄溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是___．
③HI层中存在I^-+I₂⇌I₃^-，c（H⁺）___c（I^-）+c（I₃^-）（填大于、小于或等于）
（2）已知：SO₃（g）+H₂O（g）=H₂SO₄（l）△H=-177kJ/mol
2SO₃（g）=2SO₂（g）+O₂（g）△H=+196kJ/mol
则2H₂SO₄（l）=2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）的△H=___ kJ/mol
（3）电解乙醇水溶液制备氢气具有诱人的前景，如图是电解乙醇水溶液的装置剖面，MEA为电解质膜允许质子通过．
①通电电解前需要向阴极区通入氩气，其目的是___
②写出阳极电极反应式___．

Answer 1

（1）反应Ⅱ的△S>0，如能自发进行，应满足△H-T•△S∵0，在低温条件下不能自发进行，说明△H>0，故答案为：△H>0；
①a．硫酸和HI都溶于水，溶液不分层，故a错误；
b．由题给信息可知溶液的密度与碘的浓度有关，不能确定碘的HI以及硫酸溶液的密度大小，故b错误；
c．由题给信息可知碘在HI溶液中浓度较大，故c正确．
故答案为：c；
②由题给信息可知混合物分成两层--上层是含低浓度I₂的H₂SO₄层和下层是高浓度的I₂的HI层，可观察颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是硫酸层，
故答案为：观察颜色，颜色深的是HI层，颜色浅的是硫酸层；
③溶液中存在电荷守恒c（H⁺）=c（OH^-）+c（I^-）+c（I₃^-），则c（H⁺） 大于c（I^-）+c（I₃^-），故答案为：大于；
（2）已知：①SO₃（g）+H₂O（g）=H₂SO₄（l）△H=-177kJ/mol，②2SO₃（g）=2SO₂（g）+O₂（g）△H=+196kJ/mol，
利用盖斯定理将②-①×2可得2H₂SO₄（l）=2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）的△H=196kJ/mol-2×（-177kJ/mol）=+550kJ/mol，
故答案为：+550；
（3）①阴极发生还原反应生成氢气，应先排出空气，可通入氩气，故答案为：赶出装置中的空气；
②由图示可知乙醇被氧化生成二氧化碳，电极方程式为 CH₃CH₂OH+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺，故答案为：CH₃CH₂OH+3H₂O-12e^-=2CO₂↑+12H⁺．