Question

大氣中的部分碘源于O3對海水中I-的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進行模擬研究.

（1）O3將I-氧化成I2的過程由3步反應(yīng)組成：

①I-（aq）+ O3（g）= IO-(aq)+O2（g）△H1

②IO-（aq）+H+(aq) HOI(aq) △H2

③HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq) I2(aq) + H2O(l) △H3

總反應(yīng)的化學(xué)方程式為__ ____，其反應(yīng)△H=___ ___

（2）在溶液中存在化學(xué)平衡：I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)，其平衡常數(shù)表達式為_______.

（3）為探究Fe2+ 對O3氧化I-反應(yīng)的影響（反應(yīng)體如左圖），某研究小組測定兩組實驗中I3-濃度和體系pH，結(jié)果見右圖和下表。

①第1組實驗中，導(dǎo)致反應(yīng)后pH升高的原因是_______。

②圖13中的A為__ ___，由Fe3+生成A的過程能顯著提高Ⅰ-的轉(zhuǎn)化率，原因是 。

③第2組實驗進行18s后，I3-濃度下降。導(dǎo)致下降的直接原因有（雙選）______。

A.c(H+)減小 B.c(I-)減小 C.I2(g)不斷生成 D.c(Fe3+)增加

（4）據(jù)圖14，計算3-18s內(nèi)第2組實驗中生成I3-的平均反應(yīng)速率（寫出計算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

 

Answer 1

（1） O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O，△H=△H1+△H2+△H3。

（2）

（3）①反應(yīng)過程中消耗氫離子，溶液酸性減弱，pH增大，水電離出氫離子參與反應(yīng)破壞水的電離平衡，氫氧根濃度增大，溶液呈堿性，pH增大；

② Fe2+，因為Fe3+可以將I－直接氧化成I2，使溶液中c(I2)增大，促使I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，消耗的c(I－)增多，提高Ⅰ-的轉(zhuǎn)化率。

③ BC

（4）（計算過程略）5.5×10—4 mol/L·s

【解析】

試題分析：（1）①②③3步反應(yīng)的方程式相加可得總方程式：O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O；根據(jù)蓋斯定律可得：△H=△H1+△H2+△H3。

（2）根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)，平衡常數(shù)表達式為。

（3）①第1組實驗中，O3氧化I?的離子方程式為：O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O，反應(yīng)過程中消耗氫離子，溶液酸性減弱，pH增大，水電離出氫離子參與反應(yīng)破壞水的電離平衡，氫氧根濃度增大，溶液呈堿性，pH增大。

②因為Fe3+的氧化性大于I2，F(xiàn)e3+可以將I－直接氧化成I2發(fā)生反應(yīng)：2Fe3++2I－==2Fe2++I2，所以A為Fe2+，因為該反應(yīng)生成了I2，使溶液中c(I2)增大，進而使I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡右移，二者導(dǎo)致消耗的c(I－)增多，所以I?的轉(zhuǎn)化率增大。

③對比表格中第1、2組實驗前后pH可得，第1組pH增大，c(H+)減小，圖中第1組實驗所得I3－濃度曲線先略為增大后幾乎不變，第2組pH減小，c(H+)增大，圖中第2組實驗所得I3－濃度曲線先顯著增大后逐漸減小至無，根據(jù)上述分析可得，若c(H+)減小，I3－濃度不會下降，A項錯誤；若c(I－)減小，則反應(yīng)③HOI(aq)+I－(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l)的平衡左移，c(I2)也減小，導(dǎo)致I2(aq)+I－(aq) I3－(aq)的平衡左移，所以I3－濃度下降，B項正確；若I2(g)不斷生成，導(dǎo)致I2(aq)減小，使 I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡左移，則I3－濃度下降，C項正確；若c(Fe3+)增加，F(xiàn)e3+將I－氧化成I2，則溶液中c(I2)增大，而海水中c(I－)略為減小或忽略不計，導(dǎo)致I2(aq)+I－(aq)I3－(aq)的平衡右移，I3－濃度增大，D項錯誤。

④讀圖14，3～18s內(nèi)第2組實驗中I3－濃度由 3.5×10－3mol/L增加到11.8×10－3mol/L，則生成I3－的平均反應(yīng)速率v(I3－)==≈5.5×10－4mol/(L?s)，

考點：本題考查蓋斯定律、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡移動、反應(yīng)現(xiàn)象和圖像的分析、化學(xué)計算。